气敏传感器—查酒驾利器

这段时间在忙其他东西,又同时在调整自己的作息,断更快两个礼拜了啊
万幸的是终于回来了!

今天研究下气敏传感器,气敏传感在日常生活中应用非常广,家里的煤气泄漏,交警使用的酒驾检测使用的都是这一类传感器。

气敏传感器按定义,就是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。是将气转换为电输出的一类检测器。
气敏传感按材质又有半导体和非半导体两类,在市场中使用最多的是半导体气敏传感器,所以这篇也只说半导体气敏。

半导体气敏传感器的基本原理是利用探测气体与半导体表面接触时,产生电导率等半导体的物理性质变化来检测气体。


检测气体在接触半导体时,会与半导体表面发生一定的反应(化学)。根据气体的不同,会有氧化和还原反应两种:
氧化反应是气体夺得半导体器件内的电子,在半导体表面形成电荷层;
还原反应则是气体向半导体送出电子。
氧化和还原反应又导致敏感元件阻值发生变化,而气体的浓度变化时,阻值也会跟随变化。
所以通过上述原理,气敏传感器实现对气体类型和浓度的监测。

在结构上,半导体气敏传感器除了敏感元件和外壳外,还会有个加热器。加热器的作用就是将附着在半导体表面的尘埃、油雾等烧掉,加速气体的吸附,提高灵敏度和响应度,一般加热的温度在200~400℃之间。根据加热方式的不同,传感器又有直热式和旁热式两类。
直热式工艺简单、成本低、功耗小。但热容小,容易受到环境气流的影响,同时测量回路和加热回路之间因为没有隔离,容易相互影响;旁热式的克服了上述的问题,避免了两回路的相互影响(把测量回路和加热回路隔开),同时降低了环境温度对器件的影响,稳定性和可靠性都很不错。

在应用中,气敏传感器普遍使用在气体泄漏报警、自动控制、自动测试等场景内。比如在矿井瓦斯等爆炸气体的监测,还有工业生产中对有害气体的监测,或者是文中一开篇就提到的交警队呼出气体中酒精的检测等等。

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