傳感器原理精品課件

1、傳感器原理1第1頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.1 氣體傳感器概述氣體傳感器與人們的生活、生產(chǎn)緊密相關(guān)！2第2頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一、氣體傳感器分類： 1.按檢測方法分類： 電氣法：半導(dǎo)體氣體器件 電化學(xué)法：電極和電解液 光學(xué)法：氣體對光的折射率或光吸收等特性。 5.1 氣體傳感器概述 2、按構(gòu)成材料形態(tài)分類： 干式氣體傳感器：固體 濕式氣體傳感器：水溶液或電解液與電極 3第3頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日三、氣體傳感器的主要參數(shù)與特性 靈敏度S 阻值變化量R與氣體濃度變化量P之比。 氣敏元件在空氣

2、中的阻值R0與在被測氣體中的阻值R之比。 5.1 氣體傳感器概述氣體濃度的表示： 體積濃度： ppm，每百萬分中的一部分，稱百萬分率，表示方法如同百分率（）。 如：一百萬體積的空氣中所含污染物的體積數(shù)。質(zhì)量濃度： 微克毫升、毫克升、克立方米(mg/m3、mg/L)。4第4頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日2. 響應(yīng)時間： 從氣敏元件與被測氣體接觸，到其阻值達(dá)到新的恒定值所需要的時間，表示元件對被測氣體的反應(yīng)速度。 3. 選擇性： 在多種氣體共存的條件下，元件區(qū)分氣體種類的能力， 對某種氣體有較高的靈敏度，表示對它的選擇性好。5.1 氣體傳感器概述4. 穩(wěn)定性 當(dāng)氣體濃度

3、不變時，其它條件發(fā)生變化，在規(guī)定的時間內(nèi)氣敏元件輸出特性維持不變的能力。 表示元件對氣體濃度外各種因素的抵抗能力。5第5頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5. 溫度特性： 靈敏度隨溫度變化的特性。元件自身溫度與環(huán)境溫度對靈敏度都有影響，前者的影響相當(dāng)大，采用溫度補償方法。 氣敏元件一般工作在200以上高溫，用加熱電阻為氣敏元件提供必要工作溫度。6. 濕度特性： 靈敏度隨環(huán)境濕度變化的特性，是影響檢測精度的另一因素，采用濕度補償方法。7. 電源電壓特性： 靈敏度隨電源電壓變化的特性，采用恒壓源改善。5.1 氣體傳感器概述6第6頁，共56頁，2022年，5月20日，16點2

4、8分，星期日8. 初期穩(wěn)定時間 長期在非工作狀態(tài)下存放的氣敏元件,因表面吸附空氣中的水分或者其他氣體,導(dǎo)致其表面狀態(tài)的變化，在加上電負(fù)荷后,隨著元件溫度的升高,發(fā)生解吸現(xiàn)象。 使氣敏元件恢復(fù)正常工作狀態(tài),需要一定的時間,稱為氣敏元件的初期穩(wěn)定時間。 一般電阻型氣敏元件,在剛通電的瞬間,其電阻值將下降,然后再上升,最后達(dá)到穩(wěn)定。由開始通電直到氣敏元件阻值到達(dá)穩(wěn)定所需時間,稱為初期穩(wěn)定時間。 初期穩(wěn)定時間是敏感元件存放時間和環(huán)境狀態(tài)的函數(shù)。在一般條件下,氣敏元件存放兩周以后,其初期穩(wěn)定時間即可達(dá)最大值。 5.1 氣體傳感器概述7第7頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一、定義

5、：表面控制型半導(dǎo)體氣敏元件: SnO2(二氧化錫)、ZnO(氧化鋅)、WO3(三氧化鎢)等，表面吸附某種氣體時，會引起電導(dǎo)率的變化。 N型半導(dǎo)體吸附氣體后阻值變化5.2 表面電阻控制型氣體傳感器 8第8頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、解釋： 氣體分子與半導(dǎo)體表面分子的關(guān)系：電子 氣體分子吸附電子：負(fù)離子吸附 氣體分子供給電子：正離子吸附 負(fù)離子吸附 發(fā)生條件： 當(dāng)氣體分子的親和能半導(dǎo)體表面的電子逸出功時，氣體從表面奪取電子而形成負(fù)離子吸附，如氧氣、氧化氮； 5.2 表面電阻控制型氣體傳感器 9第9頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日負(fù)離子吸附

6、對半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響： N型半導(dǎo)體： 若在N型表面形成負(fù)離子吸附，則表面多數(shù)載流子（電子）濃度減少，電阻增加。 P型半導(dǎo)體： 若在P型表面形成負(fù)離子吸附,表面多數(shù)載流子（空穴）濃度增大，電阻減小。 5.2 表面電阻控制型氣體傳感器 10第10頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 正離子吸附發(fā)生條件： 若氣體分子的電離能半導(dǎo)體表面的電子逸出功，則氣體供給半導(dǎo)體表面電子，形成正離子吸附，如H2、CO、C2H5OH(乙醇)及各種碳?xì)浠衔?；正離子吸附對半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響： N型半導(dǎo)體： 當(dāng)N型表面形成正離子吸附時，多數(shù)載流子（電子）濃度增加，電阻減小。5.2 表面電阻控制型

7、氣體傳感器 11第11頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 P型半導(dǎo)體： 當(dāng)P型表面形成正離子吸附時，多數(shù)載流子（空穴）濃度減少，電阻增加。氣敏性：吸附氣體 電阻變化 5.2 表面電阻控制型氣體傳感器 12第12頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一、工作原理 SnO2是一種N型半導(dǎo)體氣敏性： 電阻增加：接觸空氣中電子親和性大的氣體（如O2和NO2等），吸附氧會束縛晶體中的電子，使表面空間電荷層的傳導(dǎo)電子減少，器件處于高阻狀態(tài)。 電阻減?。号c被測氣體（如H2、CO）接觸時，與吸附氧發(fā)生反應(yīng)，將被氧束縛的電子釋放出來，表面電導(dǎo)增加，使器件電阻減小。5.

8、2.1 SnO2系氣敏元件 應(yīng)用范圍最廣泛特點為： 工作溫度低(最佳工作溫度300oc以下) 電阻率變化范圍大，輸出信號強。13第13頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日添加劑：提高靈敏度：添加25%的貴金屬（鉑、鈀ba等）；提高氣體識別能力：添加微量的稀土元素；提高對乙炔的選擇性：添加適量的氧化銀以及少量的四氯化錫、酸洗石棉；改善熱穩(wěn)定性和響應(yīng)特性：添加少量的氧化物（如Sb2O3、VO5、MgO、氧化鉛等）可以等等。 5.2.1 SnO2系氣敏元件 14第14頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、SnO2氣敏元件 1. 燒結(jié)型SnO2氣敏元件 用

9、于檢測可燃的還原性氣體，工作溫度約300。 按照加熱方式，分為直熱式與旁熱式兩種。目前工藝最成熟的氣敏元件粒徑很小(1m)SnO2粉體陶瓷工藝制備混合5.2.1 SnO2系氣敏元件 燒結(jié)型厚膜型薄膜型添加劑15第15頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日（l） 直熱式SnO2氣敏元件-又稱內(nèi)熱式器件芯片(敏感體和加熱器)基座金屬防爆網(wǎng)罩5.2.1 SnO2系氣敏元件 SnO2燒結(jié)體兩根電極(螺旋形鉑-銥合金)熱干擾和熱膨脹系數(shù)的差異可能造成元件的失效16第16頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日（2） 旁熱式SnO2氣敏元件 組成： 薄壁陶瓷管：兩端金

10、電極、鉑-銥合金引線； 厚膜氣體敏感層：瓷管外壁涂覆漿料層，經(jīng)燒結(jié)形成； 加熱器：管內(nèi)放一根螺旋形高電阻金屬絲。特點：測量電極與加熱器分離，避免了相互干擾； 元件的熱容量較大，減少了環(huán)境溫度對元件特性的影響。5.2.1 SnO2系氣敏元件 可靠性和使用壽命好于直熱式。 17第17頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日優(yōu)點： 用絲網(wǎng)印刷技術(shù)由漿料制備而成。 與厚膜混合IC工藝較好相容，易集成。 用微組裝技術(shù)與IC芯片組裝在一起。2.厚膜型SnO2氣敏元件5.2.1 SnO2系氣敏元件 結(jié)構(gòu)：基片、加熱器、隔離層和氣體敏感層RuO2二氧化釕（liao)18第18頁，共56頁，2

11、022年，5月20日，16點28分，星期日3. 薄膜型SnO2氣敏元件 工作溫度較低、比表面積大、氣敏性好。在絕緣基板上，蒸發(fā)或濺射一層SnO2薄膜。5.2.1 SnO2系氣敏元件 19第19頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 對乙醇?xì)怏w的靈敏度很高溫度特性：對C2H5OH在350400時靈敏度最高；對CO在250時靈敏度最高。 利用溫度特性可實現(xiàn)對不同氣體的選擇性檢測。響應(yīng)時間和恢復(fù)時間的溫度特性： 隨著溫度升高，響應(yīng)和恢復(fù)時間變短。 靈敏度特性：5.2.1 SnO2系氣敏元件 20第20頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 ZnO敏感特性： 過

12、剩的Zn離子、吸附氧分子、氧分子奪取電子，電阻值上升。 還原性氣體、催化劑作用下，吸附的氧脫離半導(dǎo)體、電阻下降有極大的影響。1 燒結(jié)型ZnO氣敏元件5.2.2 ZnO系氣敏元件 N型半導(dǎo)體、工作溫度較高燒結(jié)型厚膜型薄膜型催化劑的影響： 鉑Pt ：對乙醇、丙烷、丁烷有較高的靈敏度，對氫、一氧化碳等的靈敏度卻較低。 鈀Pd ：對氫、一氧化碳的靈敏度較高，對烷類氣體的靈敏度較低。實驗表明加入少量2% wt的三氧化二鉻，使其穩(wěn)定性改善。 Wt是指質(zhì)量百分比21第21頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日Pt （鉑）為催化劑Pd （鈀）為催化劑5.2.2 ZnO系氣敏元件 22第22

13、頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日2. 薄膜型ZnO氣敏元件制備工藝平；氧化鋅薄膜對乙醇的靈敏度比對汽油的靈敏度高出近一倍；避免汽油對檢測酒精的干擾。 5.2.2 ZnO系氣敏元件 Te-碲23第23頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日3. 多層式ZnO氣敏元件 對乙醇的靈敏度很高 5.2.2 ZnO系氣敏元件 結(jié)構(gòu)：在絕緣基片上沉積ZnO薄膜；ZnO上涂敷一催化劑層-多孔覆蓋層；鉑銥片能促進(jìn)對氧和乙醇的吸附，RuO2促進(jìn)乙醇的氧化作用。測試：在乙醇?xì)夥罩袦y量A與B間電阻的變化。24第24頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一

14、、WO3系氣敏元件 5.2.3 其他氧化物氣敏元件 對H2 、 N3H4 、 NH3 、 H2S與碳?xì)浠衔锏葰怏w敏感。對H2S有很好的氣敏性、選擇性和響應(yīng)恢復(fù)特性！對H2、CO、CH4 (甲烷) 、C4H10 (丁烷)等可燃性氣體的抗干擾能力較強。對乙醇?xì)怏w具有較高的靈敏度。 W鎢 CnH2n+2 烷烴，飽和烴，鏈烷烴；CnH2n 烯烴，有一個不飽和度，或是一環(huán)烷烴；CnH2n-2 炔烴，有兩個不飽和度，或是兩環(huán)烷烴；25第25頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、非晶態(tài)SiO2 以SiO2為主體,摻雜Fe2+離子薄膜制備的氣敏元件；對CO氣體有良好的氣敏特性。低濃度

15、下有較高的靈敏度；有較高的抗蝕性和穩(wěn)定性，長壽命；檢測機理基于對氣體吸附-脫附可逆反應(yīng)，重復(fù)性好；可直接實現(xiàn)了氣-電轉(zhuǎn)換，信號足夠強。 5.2.3 其他氧化物氣敏元件 26第26頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 將材料的體電阻隨某種氣體的濃度發(fā)生變化的傳感器。 目前應(yīng)用最多的是Fe2O3和TiO2等氧化物半導(dǎo)體氣敏元件。5.3 體電阻控制型氣體傳感器 Ti鈦 27第27頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 Fe2O3的晶體結(jié)構(gòu)有亞穩(wěn)態(tài)的尖晶石-Fe2O3和穩(wěn)定態(tài)的剛玉結(jié)構(gòu)-Fe2O3兩種； -Fe2O3、-Fe2O3、ABO3型化合物等材料制成的

16、氣敏元件都是體控制型； 這類氣敏元件都與O2密切相關(guān)。 一、-Fe2O3氣敏元件 -Fe2O3是N型半導(dǎo)體 高溫下如果吸附了還原性氣體，使電阻率很高的尖晶石-Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮杪屎艿偷募饩Y(jié)構(gòu)Fe3O4。-Fe2O3氣敏元件的響應(yīng)特性 5.3.1 氧化鐵系氣敏元件28第28頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、-Fe2O3氣敏元件 1. 靈敏度特性 -Fe2O3是N型半導(dǎo)體材料 除乙醇外，其它氣體電導(dǎo)率隨著可燃?xì)怏w濃度的增加而增加。-Fe2O3氣敏元件對烷類氣體的靈敏度特性 -Fe2O3氣敏元件對H2、CO、C2H5OH的靈敏度特性 5.3.1 氧化鐵系氣敏元件29

17、第29頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日-Fe2O3氣敏傳感器的電阻隨環(huán)境溫度的上升而下降元件阻值Rs也會隨濕度而變化 -Fe2O3氣敏傳感器的溫度特性 5.3.1 氧化鐵系氣敏元件30第30頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日TiO2是具有金紅石結(jié)構(gòu)的N型半導(dǎo)體在高溫下才有明顯的氧敏特性。添加貴金屬鉑作為催化劑溫度補償原理圖 5.3.2 TiO2 、Nb2O5氧敏元件溫度補償元件氧化鈷-氧化鎂二元系材料Nb:鈮31第31頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一、多層薄膜氣敏傳感器 多層薄膜傳感器結(jié)構(gòu)圖第一層Fe2O3+TiO2

18、作為導(dǎo)電層;第二層是SnO2或WO3作為敏感層。選擇不同氣敏材料作第二層，則有可能實現(xiàn)對氣體選擇性檢測。5.3.3 其它氧敏元件Fe2O3+TiO232第32頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、混合厚膜型氣敏傳感器 在陶瓷基片上，用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制成混合型厚膜器件。5.3.3 其它氧敏元件絲網(wǎng)印刷: 是將絲織物、合成纖維織物或金屬絲網(wǎng)繃在網(wǎng)框上，采用手工刻漆膜或光化學(xué)制版的方法制作絲網(wǎng)印版。 現(xiàn)代絲網(wǎng)印刷技術(shù)，則是利用感光材料通過照相制版的方法制作絲網(wǎng)印版(使絲網(wǎng)印版上圖文部分的絲網(wǎng)孔為通孔，而非圖文部分的絲網(wǎng)孔被堵住)。印刷時通過刮板的擠壓，使油墨通過圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)

19、移到承印物上，形成與原稿一樣的圖文。 絲網(wǎng)印刷設(shè)備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且成本低廉，適應(yīng)性強。絲網(wǎng)印刷應(yīng)用范圍廣常見的印刷品有：彩色油畫、招貼畫、名片、裝幀封面、商品標(biāo)牌以及印染紡織品等。 33第33頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日有三種金屬氧化物半導(dǎo)體敏感膜：測量CH4的SnO2膜測CO的WO3膜測C2H5OH的 LaNiO3膜。 混合厚膜氣敏器件結(jié)構(gòu)圖 5.3.3 其它氧敏元件34第34頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日三、復(fù)合氧化物氣敏傳感器 鈣鈦礦型稀土金屬氧化物（LnM）BO2是主要的復(fù)合氧化物系氣敏材料，檢測乙醇、CO及煙霧

20、等。 復(fù)合氧化物（ZnSnO3、Zn2SnO4）是性能優(yōu)良的氣敏材料。對C2H2、C2H5OH及LPG有很高的靈敏度。5.3.3 其它氧敏元件35第35頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.4.1 氣敏二極管 5.4 二極管和MOSFET氣體傳感器 一、金屬/半導(dǎo)體結(jié)型二極管傳感器 功函數(shù)：固體物理中定義為，把一個電子從固體內(nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少能量。 肖特基勢壘二極管: 簡稱肖特基二極管，是近年來問世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。 目前常用的這種傳感器有Pd/CdS，Pd/TiO2，Pt/TiO2等。 Pd：鈀，Cd；鎘, Ti：鈦， Pt ：鉑 將金

21、屬與半導(dǎo)體結(jié)合做成整流二極管，其整流作用來源于金屬和半導(dǎo)體功函數(shù)的差異，隨著功函數(shù)因吸附氣體而變化，其整流作用也隨之發(fā)生變化。 36第36頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.4 二極管和MOSFET氣體傳感器 肖特基勢壘的形成： N型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散,表面電中性被破壞，于是就形成勢壘，其電場方向為BA。但在該電場作用之下，A中的電子也會產(chǎn)生從AB的漂移運動，從而消弱了由于擴(kuò)散運動而形成的電場。 當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運動達(dá)到相對的平衡，

22、便形成了肖特基勢壘。 肖特基二極管原理： 以貴金屬（金、銀、鋁、鉑等）A為正極，以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。37第37頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.4 二極管和MOSFET氣體傳感器 PdTiO2結(jié)型氣敏傳感器 器件在正向偏壓下，電流隨著氣體濃度的增加而變大。 a、b、c、d、e、f、g分別為不同氫氣濃度時的曲線。38第38頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日二、MOS二極管氣敏元件 利用MOS二極管的電容電壓特性的變化制成的MOS氣敏元件。 SiO2層的電容Cox是固定不變的，Si

23、SiO2界面電容Cx是外加電壓的函數(shù)。 總電容C是柵極偏壓的函數(shù)，其函數(shù)關(guān)系稱為該MOS管的電容電壓（CU）特性。 吸附氫氣的濃度變化引起MOS管的CU特性向負(fù)偏壓方向平移，由此測定濃度。 MOS二極管的CU特性Pd-MOS二極管敏感元件 5.4 二極管和MOSFET氣體傳感器 39第39頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日依靠離子導(dǎo)電： 電解質(zhì)在低于其熔點溫度下陰或陽離子導(dǎo)電； 如ZrO2固體電解質(zhì)的氧離子、LiSO4的Li+離子都有傳導(dǎo)性。主要的固體電解質(zhì)有：O2-(CeO2, CaTi10.9Mg0.05O3-, Bi1.5W0.24O3)F-(LaF3, Pb1-

24、xBixF2+x, PbF2, CaF2)Cl-(PbCl2, SnCl2, CsPbCl2)Br-溴(PbBr2, CsPbBr2)Na+(Na-Al2O3, Na2ZrPSiO12, Na-Ga2O3)NH4+(NH4-Al2O3)5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 40第40頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.5.1 濃差電池式ZrO2氧傳感器 工作介質(zhì)： 具有氧離子傳導(dǎo)性的ZrO2固體電解質(zhì)；材料制備： 給ZrO2晶體中添加適量的CaO或Y2O3等，經(jīng)高溫形成螢石型立方晶系固溶體，或稱為穩(wěn)定化ZrO2。Y:釔(yi)5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 工作原理： 在一定高

25、溫下，當(dāng)穩(wěn)定化ZrO2介質(zhì)兩側(cè)有多孔性金屬電極，且兩側(cè)氧濃度不同時，便會出現(xiàn)高濃度側(cè)氧通過固體中的氧空位以O(shè)2-離子狀態(tài)向低氧濃度一側(cè)遷移，顯示出氧離子導(dǎo)電特性。在固體電解質(zhì)兩側(cè)電極上產(chǎn)生氧濃差電勢。 41第41頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日氧濃差電池結(jié)構(gòu)及原理圖 5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 42第42頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日一、實用濃差電池ZrO2氧傳感器 用途： 控制空燃比組成： 由產(chǎn)生電動勢的ZrO2電解質(zhì)管、起電極作用的襯套、以及防止ZrO2管損壞和導(dǎo)入汽車排氣的進(jìn)氣孔組成。5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 工作原理： 當(dāng)空燃

26、比接近理論值時，鉑的表面從O2與CO完全進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（CO過剩、O2為零）的狀態(tài)急劇變化為氧含量過剩（CO為0，O2過剩）的狀態(tài)，電解質(zhì)兩邊氧濃度之比急劇變化，電動勢也急劇地變化。43第43頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日濃差電池ZrO2氧傳感器的結(jié)構(gòu) 濃差電池ZrO2氧傳感器的輸出特征 5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 44第44頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日特點：（1）這種氧傳感器的工作溫度較高（一般在800以上），因而不利于在某些領(lǐng)域（如醫(yī)藥、生物研究以及汽車傳感器）的推廣應(yīng)用。（2）電解質(zhì)及電極材料的物理化學(xué)性能受高溫的影響，使用壽命也

27、相應(yīng)縮短。措施：用催化性強的二氧化釕（RuO2）代替催化性弱的鉑（Pt）作電極，使工作溫度降至300。5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 45第45頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.5.2 SO2傳感器 5.5 固體電解質(zhì)氣體傳感器 固體電解質(zhì)為LiSO4 ，采用Li+離子導(dǎo)體。 在一側(cè)流過已知濃度的SO2，由電動勢E就可求得另一側(cè)的SO2濃度。 如果用硫酸鹽和碳酸鹽作為固體電解質(zhì)，根據(jù)同樣的辦法可作成測量NO、NO2和CO、CO2的傳感器。 SO2氣敏傳感器 46第46頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日5.6.1 氣敏元件的檢測原理與結(jié)構(gòu) 5.6

28、 接觸燃燒式氣體傳感器 檢測原理: 可燃性氣體（H2、CO、CH4、LPG等）與空氣中的氧接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)熱，使得敏感材料鉑絲溫度升高，具有正的溫度系數(shù)的金屬鉑的電阻值相應(yīng)增加。 一般情況下，空氣中可燃性氣體的濃度都不太高（低于10%），可以完全燃燒，其發(fā)熱量與可燃性氣體的濃度成正比。 鉑電阻值的增大量就與可燃性氣體濃度成正比。測定鉑絲的電阻變化值（R），就可以檢測到空氣中可燃性氣體的濃度。 47第47頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日（a）元件的內(nèi)部示意圖 （b）敏感元件外形圖 結(jié)構(gòu)： 使用單純的鉑絲線圈作為檢測元件，其使用壽命較短。實際應(yīng)用是在鉑絲圈外面

29、涂覆一層氧化物觸媒，以延長其壽命，提高其響應(yīng)特性。5.6 接觸燃燒式氣體傳感器 鉑絲： 直徑5060m的高純鉑絲，繞制成直徑0.5mm的線圈，一般應(yīng)繞10圈以上，在線圈外面涂以氧化鋁或者氧化鋁和氧化硅組成的膏狀涂覆層，干燥后在一定溫度下燒結(jié)成球狀多孔體。48第48頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日貴金屬接觸媒層： 放在貴金屬鉑、鈀等的鹽溶液中，充分浸漬后取出烘干，然后經(jīng)過高溫?zé)崽幚恚乖谘趸X（或氧化鋁和氧化硅）載體上形成貴金屬接觸媒層。5.6 接觸燃燒式氣體傳感器 49第49頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日接觸燃燒式氣敏元件的感應(yīng)特性 表明輸出電壓與濃度成正比。5.6.2 氣敏元件的特性 5.6 接觸燃燒式氣體傳感器 50第50頁，共56頁，2022年，5月20日，16點28分，星期日 一、家用氣體報警 家用氣體報警器電路 采用直熱式氣敏