气敏传感器公开课气敏传感器的作用相当于我们的鼻子，可“嗅”出空气中某种特定的气体，并判定气体的浓度，从而实现对气体成分的检测和监测，以改善人们的生活水平，保障人们的生命。环境污染、火灾报警一、与气敏相关的基本概念什么是气敏传感器？气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。由于气体种类繁多,性质各不相同，不可能用一种传感器检测所有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前实际使用最多的是半导体气敏传感器。气敏电阻外形酒精测试仪家庭用液化气报警器一氧化碳传感器其他气体传感器二氧化碳浓度传感器氧浓度传感器外形汽车尾气分析有毒气体传感器的使用1、气敏传感器的性能要求：2、常见气敏传感器的分类3、半导体气敏传感器的机理表7-1半导体气敏元件的分类基本原理是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。半导体气敏材料吸附气体的能力很强。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力时，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。氧气等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体或电子接收性气体。如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。它们被称为还原型气体或电子供给性气体，也就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体；多数属于可燃性气体。当氧化型气体吸附到N型半导体（SnO2,ZnO)上，还原型气体吸附到P型半导体(CrO3)上时，将使半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。图9-1N型半导体吸附气体时器件阻值变化图规则总结：4、半导体气敏传感器类型及结构1.电阻型半导体气敏传感器图9-2气敏半导体传感器的器件结构(a)烧结型气敏器件；(b)薄膜型器件；(c)厚膜型器件由于加热方式一般有直热式和旁热式两种，因而形成了直热式和旁热式气敏元件。直热式气敏器件的结构及符号如图9-3所示。旁热式气敏器件的结构及符号如图9-4所示2.非电阻型半导体气敏传感器非电阻型气敏器件也是半导体气敏传感器之一。它是利用MOS二极管的电容—电压特性的变化以及MOS场效应晶体管(MOSFET)的阈值电压的变化等物性而制成的气敏元件。由于类器件的制造工艺成熟，便于器件集成化，因而其性能稳定且价格便宜。利用特定材料还可以使器件对某些气体特别敏感。(1)MOS二极管气敏器件MOS二极管气敏元件制作过程是在P型半导体硅片上，利用热氧化工艺生成一层厚度为50~100nm的二氧化硅(SiO2)层，然后在其上面蒸发一层钯(Pd)的金属薄膜，作为栅电极，如图9-5(a)所示。(2)MOS场效应晶体管气敏器件钯-MOS场效应晶体管(Pd-MOSFET)的结构，参见图9-6。（1）气敏元件灵敏度特性烧结型、薄膜型和厚膜型SnO2气敏器件对气体的灵敏度特性如右图所示。气敏元件的阻值RC与空气中被测气体的浓度C成对数关系：logRC＝mlogC+n式中n与气体检测灵敏度有关，除了随材料和气体种类不同而变化外，还会由于测量温度和添加剂的不同而发生大幅度变化。m为气体的分离度，随气体浓度变化而变化，对于可燃性气体，。（2）SnO2材料的物理、化学稳定性较好，与其它类型气敏元件（如接触燃烧式气敏元件）相比，SnO2气敏元件寿命长、稳定性好、耐腐蚀性强。（3）SnO2气敏元件对气体检测是可逆的，而且吸附、脱附时间短，可连续长时间使用。（4）元件结构简单，成本低，可靠性较高，机械性能良好。（5）对气体检测不需要复杂的处理设备。可将待检测气体浓度可通直接转变为电信号,信号处理电路简单。影响SnO2气敏效应的主要因素表7-3添加物对SnO2气敏效应的影响2．ZnO(氧化锌)系气敏元件ZnO系气敏元件对还原性气体有较高的灵敏度。它的工作温度比SnO2系气敏元件约高100℃左右，因此不及SnO2系元件应用普遍。同样如此，要提高ZnO系元件对气体的选择性，也需要添加Pt和Pd等添加剂。例如．在ZnO中添加Pd，则对H2和CO呈现出较高的灵敏度；而对丁烷(C4H10)、丙烷(C4H8)、乙烷(C4H6)等烷烃类气体则灵敏度很低，如下图(a)所示。如果在ZnO中添加Pt，则对烷烃类气体有很高的灵敏度，而且含碳量越多、灵敏度越高，而对H2和CO气体则灵敏度很低，如下图