氣敏傳感器的原理及應(yīng)用

半導(dǎo)體氣體傳感器：

     半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件組織發(fā)生變化而制成的。當半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在物體表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解吸附在物體表面。當半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。

[1]例如氧氣，等具有負離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體。

     如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有氫氣、一氧化碳等，它們被稱為還原性氣體。 　

     當氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，還原性氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時，將使半導(dǎo)體載流子減少，而使電阻增大。當還原型氣體吸附到n型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時，則載流子增多，半導(dǎo)體阻值下降。 　

     非電阻型氣體傳感器也是半導(dǎo)體氣體傳感器之一。它是利用mos二極管的電容-電壓特性的變化以及mos場效應(yīng)晶體管的閾值電壓變化等特性而制成的氣體傳感器。由于這類傳感器的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定價格便宜。利用特定材料還可以使傳感器對某些氣體特別敏感。

催化燃燒式傳感器：
     可燃氣體報警器的原理基本上都是催化燃燒式
催化燃燒式氣體傳感器是采用惠斯通電橋原理，由檢測元件和補償元件配對構(gòu)成測量電橋，在一定溫度條件下，可燃氣體在檢測元件載體表面及催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒，載體溫度就升高，通過它內(nèi)部的鉑絲電阻也相應(yīng)升高，從而使平衡電橋失去平衡，輸出一個與可燃氣體濃度成正比的電信號，再經(jīng)過后期電路的放大、穩(wěn)定和處理最終顯示可靠的數(shù)值。

電化學(xué)傳感器：
     電化學(xué)傳感器是兩電極系統(tǒng)。其工作電極和對電極由一薄層電解液隔開并經(jīng)由一個很小的電阻聯(lián)通外電路。當氣體 擴散進入傳感器后，在敏感電極表面進行氧化或還原反應(yīng)，產(chǎn)生電流并通過外電路流經(jīng)兩個電極。該電流的大小比例于氣體的濃度，可通過外電路的負荷電阻予以測量。
     電化學(xué)氣體傳感器大都是以水溶液作為電解質(zhì)，電解質(zhì)的蒸發(fā)或污染，常會導(dǎo)致傳感器的信號下降，使用壽命短;由于在空氣中有被測物質(zhì)存在，傳感器中的有效成分被消耗，因此傳感器一旦被啟封，就視為參加了使用，即使沒用于測量，它的生命也在縮短;電化學(xué)型氣體傳感器的壽命期望值為2年，使用不當它的壽命可能更短，而傳感器更換的費用較高。因此如何保證其使用壽命，傳感器的正確維護對煙氣分析儀的使用尤為重要。    

     電化一般應(yīng)用于硫化氫、甲醛、氯氣等有毒氣體的檢測！

光離子氣體傳感器（PID）：
     光離子氣體傳感器又稱PID氣體傳感器。采用光離子電離氣體的原理制成的光離子氣體傳感器，具有體積小，靈明度高，即插即用，本安型等特點，光離子氣體傳感器在有機揮發(fā)物（VOCs）等微量氣體的檢測方面具有無可比擬的優(yōu)勢，由于封裝模式完全兼容City Technology - 4P封裝，因此可以非常便捷的集成到手持/臺式/固定式氣體探測系統(tǒng)中
     1.光離子氣體傳感器工作原理：   
     光離子氣體傳感器（PID）是采用光離子電離氣體的原理進行氣體檢測的。 具體的說，就是使用離子燈產(chǎn)生的紫外光對目標氣體進行照射/轟擊，目標氣體吸收了足夠的紫外光能量后就會被電離，通過檢測氣體電離后產(chǎn)生的微小電流，即可檢測出目標氣體的濃度。   
     絕大多數(shù)空氣成分（N2、O2和CO2）的光離子能量都高于離子燈所能提供的能量，所以空氣的成分是不會被檢測到的。因此，光離子氣體傳感器（PID）非常適合用來檢測環(huán)境氣體中的有機揮發(fā)物（VOCs），而且不受空氣的干擾，檢測精度可以達到ppb級別.。   
     2.光離子氣體傳感器（PID）檢測氣體類型：
光離子氣體傳感器（PID）是檢測有機揮發(fā)物（VOCs）的最便捷、最靈敏的檢測手段，特別是對于哪些濃度非常低的氣體泄漏（leak）有著其他類型傳感器不可比擬的優(yōu)勢， 概括的講，光離子氣體傳感器（PID）主要用于有機揮發(fā)物（VOCs）的檢測，這些揮發(fā)物包括：
  ? 芳香類：苯、二甲苯、萘等；
  ? 飽和烴和不飽和烴類：辛烷、乙烯、環(huán)己烷等；
 ? 酮、醛、醚類：丙酮、丙醛、丙甲醚等；
 ? 鹵代烴類、硫代烴類、醇類、酯類、肼類等。
 ? 此外，可檢測的無機物包括：砷、氨。
 下列物質(zhì)是不能用光離子傳感器去探測的：
  ? 空氣，包括：N2，O2，CO2和水，
 ? 有毒有害氣體：CO， HCN，SO2。
 ? 天然氣：CH4、C2H6.
 ? 酸類：HCL，HF，HNO3。
 ? 其他：氟利昂、O3 

     目前，光離子氣體傳感器（PID）已經(jīng)被集成到手持、固定式、臺式氣體探測器以及專業(yè)的實驗檢測儀器上，廣泛應(yīng)用在化工、石油、環(huán)保、制藥、釀酒等諸多行業(yè)，為安全生產(chǎn)、環(huán)境保護和危害檢測保駕護航。

紅外氣體傳感器：

    光譜吸收法表明許多氣體分子在紅外波段存在特征吸收;根據(jù)朗伯-比爾定律，特征吸收強度與氣體濃度成正比例關(guān)系。據(jù)此原理設(shè)計而成的紅外氣體分 析器可用于分析混合氣體中某種或某幾種待測氣體組分的濃度，是一類非常重要、非常經(jīng)典的氣體分析器。

     基于氣體的紅外吸收光譜特性，非單元素的極性氣體分子 在中紅外（2.5～25μm）波段存在著分子振動能級的基頻吸收譜線，因此紅外氣體分析器靈敏度高，既可以用于常量分析，又可以用于微量分析;且選擇性好，可以實現(xiàn)背景氣體對測量分析基本沒有影響。

    紅外傳感器的應(yīng)用很廣，在檢測很多種的氣體中都使用到它，而且它的可靠性很高，選擇性很好，精度也高，沒有毒，受到環(huán)境的干擾較小，壽命比較長，對氧氣不依賴等等的優(yōu)點，在未來的市場中很可能會成為主流的。

     當然，它也有缺點，因為處在剛剛起步的階段，技術(shù)不夠精湛，而且市場上很少，制造的成本比較高，這些種種的缺點對它在市場上的使用都有一定的限制。但是，希望在未來的技術(shù)發(fā)展中，可以發(fā)現(xiàn)更多更好的技術(shù)讓它變得更加成熟，更加實用，在市場上的占有位置更高。