半导体敏感元件(气敏)

产品说明书半导体气敏元件系列MQ-2可燃气体检测用半导体气敏元件MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO 2)。

当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。

这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

特点元件外形结构*在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度*对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高*长寿命、低成本*简单的驱动电路即可应用*家庭用气体泄漏报警器*工业用可燃气体报警器*便携式气体检测器技术指标基本测试回路上图是传感器的基本测试电路。

该传感器需要施加2个电压：加热器电压（V H ）和测试电压（V C ）。

其中V H 用于为传感器提供特定的工作温度。

V C 则是用于测定与传感器串联的负载电阻（R L ）上的电压（V RL ）。

这种传感器具有轻微的极性，V C 需用直流电源。

在满足传感器电性能要求的前提下，V C 和V H 可以共用同一个电源电路。

为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。

敏感体功耗（Ps）值可用计算下式：Ps=Vc 2×Rs/(Rs+R L )2传感器电阻（Rs），可用下式计算：Rs=(Vc/V RL -1)×R L产品型号MQ-2产品类型半导体气敏元件标准封装胶木（黑胶木）检测气体可燃气体、烟雾检测浓度300-10000ppm(可燃气体)标准电路条件回路电压Vc ≤24VDC加热电压V H 5.0V±0.2V ACorDC负载电阻R L 可调标准测试条件下气敏元件特性加热电阻R H 31Ω±3Ω（室温）加热功耗P H ≤900mW敏感体表面电阻Rs2KΩ-20KΩ(in 2000ppmC 3H 8)灵敏度S Rs(in air)/Rs(1000ppm异丁烷)≥5浓度斜率α≤0.6(R 3000ppm /R 1000ppm C 3H 8)标准测试条件温度、湿度20℃±2℃；65%±5%RH 标准测试电路Vc:5.0V±0.1V；V H :5.0V±0.1V 预热时间不少于48小时VcV HGNDR LV RL灵敏度特性温/湿度的影响图1是传感器典型的灵敏度特性曲线。

半导体气敏传感器的分类半导体气敏传感器的世界可真是个神奇的地方，听起来可能有点复杂，但其实它就像我们生活中的调味品，给我们的科技增添了很多色彩。

这些传感器就像小侦探，能够感知空气中的各种气体，帮助我们实时监测环境，保护我们的健康。

想象一下，如果没有这些小家伙，我们可能每天都在呼吸一些危险的气体，而浑然不知。

就像是电影里的超级英雄，默默守护着我们。

半导体气敏传感器到底有哪些分类呢？咱们可以把它们分为几大类，首先就是氧化物半导体传感器。

这种传感器就像是敏锐的嗅觉，能够检测到空气中的多种气体，特别是那些我们不容易察觉的有害气体。

它们通常是用一些金属氧化物制成的，像是二氧化锡、氧化锌等等。

这些材料在接触到特定的气体时，会发生变化，发出信号，让我们及时得知空气的“健康状况”。

这就像是你身边的朋友，发现你情绪不对劲，马上提醒你要调整一下心态。

接下来是导电聚合物传感器，这个听起来可能有点高大上，实际上也是很接地气的。

这种传感器的工作原理和氧化物半导体有点类似，但它们的材料是聚合物，像塑料那样的东西。

聚合物的好处在于它们可以很容易地被加工成各种形状，而且可以适应不同的环境。

就好比你家的沙发，不管你坐得多舒服，总有一天需要换个新样式。

这些传感器能对一些有机气体特别敏感，比如我们日常生活中常见的香水、油漆的气味，真的很厉害。

再聊聊电化学传感器，听名字就有点神秘。

这种传感器一般用于检测一些特定的气体，比如一氧化碳、二氧化硫等，它们工作起来就像是一个化学小实验。

气体在传感器内部发生反应，产生电信号。

说白了，它就像是一个小小的化学实验室，在我们身边默默地工作。

这类传感器的精度高，非常适合用于一些需要严谨监测的场合，比如工业排放监控。

这就像一个细致入微的管家，随时提醒你要注意环境的变化。

还有一类，叫做热导传感器，这个名字听上去就很炫酷。

这类传感器通过测量气体的热导率来识别不同的气体。

气体的热导率就像是每个气体的“指纹”，不同的气体有不同的热导特性。

简述半导体气敏传感器的工作原理半导体气敏传感器是一种能够检测气体浓度变化并转化为电信号输出的传感器，其工作原理主要基于气敏材料的电阻特性随着气体浓度的变化而发生改变。

本文将对半导体气敏传感器的工作原理进行详细阐述，以便更好地理解这一类型传感器的工作机制。

1. 气敏材料的选择半导体气敏传感器中最核心的部分就是气敏材料，它的选择直接影响着传感器的性能和灵敏度。

常用的气敏材料包括氧化锡（SnO2）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）等。

这些材料具有高灵敏度、稳定性和良好的可制备性，能够有效地实现对多种气体的检测。

2. 气敏材料的电阻特性气敏材料在不同气体环境中的电阻值会发生变化，这是半导体气敏传感器工作原理的基础。

在空气中，气敏材料的电阻值较高；而当有害气体存在时，气敏材料的电阻值会下降。

这是因为气体与气敏材料表面发生化学反应，导致电子浓度发生变化，从而影响了材料的电阻特性。

3. 电阻变化与气体浓度关系半导体气敏传感器的工作原理可以通过气体在气敏材料表面吸附和解吸的过程来解释。

当目标气体存在时，气体分子会吸附在气敏材料表面，导致了材料表面的电子浓度变化，从而引起电阻值的变化。

电阻值的变化与气体浓度呈正相关关系，一般来说，气体浓度越高，电阻值变化越大。

4. 电路控制为了准确地检测气敏材料的电阻变化，半导体气敏传感器一般会配备特定的电路控制系统。

这些电路系统可以校准并转换气敏材料的电阻变化为电信号输出，便于进一步的数据处理和分析。

通过对输出信号的处理，可以得到准确的气体浓度信息。

5. 灵敏度与稳定性半导体气敏传感器的工作原理决定了其具有较高的灵敏度和稳定性。

灵敏度主要表现在对气体浓度变化的快速响应能力，而稳定性则保证了传感器的长期稳定工作。

这使得半导体气敏传感器在工业生产、环境监测等领域有着广泛的应用。

总结来看，半导体气敏传感器的工作原理主要基于气敏材料的电阻特性随着气体浓度变化而发生变化。

通过对气敏材料的电阻变化进行监测和处理，可以实现对气体浓度的准确检测和监测。

电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析09电本120091004106 成绩：摘要：利用理论分析与参阅相关技术手册，了解电阻式半导体气敏传感器的结构，基本原理，推导气敏传感器的特性参数：电阻值，灵敏度，漂移等。

能够在充分研究理论知识之后，学会简单的应用，设计电路，利用温度补偿降低其对传感器稳定性的影响。

关键词：电阻半导体气敏传感器基本原理特性参数温度补偿The basic performance analysis of Resistance-typesemiconductor gas sensorAbstractAccording to the theoretical analysis, refer to the relevant technical manual to understand the structure of Resistance-type semiconductor gas sensor and it's basic principles. Derive the characteristic parameters of gas sensors,like sensitivity, linearity, drift, selection characteristics.Making full use of the theoretical knowledge , learn simple applications to design a circuit for using the temperature compensation to reduce its impact on the stability of the sensor.Keywords:Resistance-type semiconductorbasic principles characteristic parameters the temperature compensation引言气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。

气敏元件的气敏特性影响因素分析摘要：在确定金属氧化物半导体气敏元件的制备工艺参数时，要想达到最优化，必须考虑制备手段、方法、流程等工艺对材料的干扰因素。

通过对不同掺杂浓度、不同退火温度的样品气敏性能测试结果进行归纳，研究敏元件在不同气体的选择性与灵敏度、响应恢复时间，以及改变气体浓度、改变工作温度、改变工艺参数时对气敏性能影响等方面的探讨，确定出气敏性能的规律性变化。

关键词：气敏特性；气体浓度；退火温度；响应-恢复时间1 引言对于金属氧化物半导体气敏元件而言，其在大多数还原性气体的条件下，因其气体敏感机理的缘故，都会有灵敏的响应。

本文基于ZnO进行探讨，其在常温下的禁带宽度为3.4eV，激子结合能为60meV，电子迁移率大于100cm2/Vs，是一种常见的宽禁带、较大激子结合能、较高电子迁移率的N型金属氧化物半导体。

采用水热法制备不同Co掺杂量、不同退火温度的纳米ZnO材料过程中，在确定Co-ZnO 纳米材料的制备工艺参数时，要想达到最优化，必须考虑制备手段、方法、流程等工艺对材料的干扰因素。

通过对不同掺杂浓度、不同退火温度的样品气敏性能测试结果进行归纳，讨论样品对不同气体的选择性与灵敏度、响应恢复时间，以及改变气体浓度、改变工作温度、改变工艺参数对气敏性能的影响，从而确定出气敏性能的规律性变化。

2 选择性和响应-恢复时间选择性是衡量气敏元件性能优劣的重要因素。

根据气敏测试系统的原理，随着Vout值的变大，气敏元件的灵敏度也就越高，因此气敏元件的灵敏度可以用Vout进行间接的反映。

因此，不但气敏元件的响应恢复时间能用响应恢复特性曲线呈现出来，其在气体中的灵敏度也能通过响应恢复特性曲线呈现出来。

测量Co-ZnO基气敏元件选择性的过程中，在5wt.%浓度掺杂600℃退火温度的样品上，通入丙酮、甲苯、甲醛、乙醇、甲醇的饱和气体，处于4.5V工作电压下运行，用来检测不同气体条件下的样品气敏特性，结果如图1所示。

简述气敏元件的工作原理
气敏元件的敏感材料主要分为两种：一种是金属氧化物敏感材料，如二氧化锡、氧化锌、氧化铝等；另一种是半导体敏感材料，如锗、硅等。

这些敏感材料的电阻值会随着气体浓度的变化而发生变化，因此可以通过测量电阻值的变化来检测气体浓度。

气敏元件的工作原理可以分为两种：一种是基于化学反应的工作原理，另一种是基于物理吸附的工作原理。

基于化学反应的气敏元件的工作原理是：敏感材料与气体发生化学反应，导致电阻值的变化。

例如，当二氧化锡敏感材料与一氧化碳气体发生反应时，会产生一种新的化合物，导致敏感材料的电阻值发生变化。

这种变化可以通过测量电阻值来检测气体浓度。

基于物理吸附的气敏元件的工作原理是：敏感材料表面会吸附气体分子，导致电阻值的变化。

例如，当氧化锌敏感材料表面吸附氧气分子时，会导致电阻值的降低。

这种变化可以通过测量电阻值来检测气体浓度。

气敏元件的电极是将敏感材料与电路连接的部分，它通常由金属材料制成，如银、铜等。

电极的作用是提供电流和测量电阻值。

气敏元件的封装是将气敏元件包裹在外壳中，以保护敏感材料和电路不受外界环境的影响。

封装通常使用塑料材料，如聚酰亚胺、聚苯乙烯等。

总的来说，气敏元件的工作原理是利用敏感材料在不同气体浓度下电阻值的变化来检测气体浓度。

它是一种重要的传感器，广泛应用
于工业、医疗、环保等领域。

半导体气体传感器的工作原理半导体气体传感器是一种常见的气体检测设备，其工作原理基于半导体材料的电学性质，可以检测多种气体的存在和浓度。

下面详细介绍半导体气体传感器的工作原理。

1. 半导体材料的电学性质半导体材料是指在温度较低时，其电阻率介于金属和非金属之间的材料。

半导体材料中存在着自由电子和空穴，当外加电场时，自由电子和空穴会在材料中移动。

此外，半导体材料还具有P型和N型两种类型。

2. 气敏元件的构造半导体气体传感器通常由一个或多个气敏元件组成。

这些元件通常由P型或N型半导体材料制成，并用金属电极连接。

当气敏元件暴露在目标气体中时，其表面会发生化学反应，从而改变了半导体材料中自由电子和空穴的浓度分布。

3. 传感器的工作原理当目标气体进入传感器内部时，它与气敏元件表面发生反应，并改变了半导体材料中自由电子和空穴的浓度分布。

这种变化会导致气敏元件的电阻率发生变化，从而改变了传感器的输出信号。

通常，传感器会将输出信号转换为电压或电流信号，并根据这些信号来确定目标气体的存在和浓度。

4. 传感器的优缺点半导体气体传感器具有响应速度快、灵敏度高、成本低等优点。

此外，它们还可以检测多种气体，如一氧化碳、甲烷和乙醇等。

然而，它们也存在一些缺点，例如对温度和湿度变化敏感，并且在长时间使用后可能需要重新校准。

5. 应用领域半导体气体传感器广泛应用于工业、医疗、环保等领域。

例如，在工业领域中，它们可以用于检测有毒气体和可燃气体；在医疗领域中，它们可以用于呼吸监测；在环保领域中，它们可以用于检测大气污染物。

总之，半导体气体传感器是一种常见的气体检测设备，其工作原理基于半导体材料的电学性质。

通过改变气敏元件的电阻率来检测目标气体的存在和浓度。

它们具有响应速度快、灵敏度高、成本低等优点，并广泛应用于工业、医疗、环保等领域。

半导体气敏传感器的原理简介气敏传感器是一种可检测环境中特定气体浓度的电子元器件。

半导体气敏传感器是其中一种常用的类型，它主要应用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。

半导体气敏传感器的工作原理半导体气敏传感器的工作原理是通过半导体材料对待测气体的特异反应，进而对气体进行检测。

具体来说，它利用了半导体氧化物（如SnO2、ZnO等）的特性，这些氧化物在空气中具有一定的电阻率，而当与特定气体接触并经过一定的处理后，其电阻率将发生变化。

半导体氧化物材料对于不同气体的响应程度不同，这就决定了半导体气敏传感器的高选择性，各种气体的探测分辨率也各不相同。

以SnO2为例，它在空气中的电阻率通常在10兆欧左右，但当接触到NOx气体时，其电阻会发生数倍的变化。

因此，通过测量半导体气敏传感器的电阻变化可以获得待测气体的信息。

半导体气敏传感器的结构半导体气敏传感器的结构主要包括气敏材料、电极和支撑体等部分。

其中，气敏材料是传感器的核心部分，它常常是半导体氧化物陶瓷粉末，可以在高温气氛下烧结成形。

电极是连接气敏材料和外部电路的桥梁，它通常采用银、钯等导电性强的材料制成，并搭配相应的接线方式。

支撑体是传感器结构的承载体，通常由氧化铝或不锈钢等耐高温、耐腐蚀的材料制成。

半导体气敏传感器的应用半导体气敏传感器的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：•室内空气质量检测：半导体气敏传感器可以检测室内环境中的有害气体浓度，如甲醛、苯等，从而保护人们的健康；•工业生产控制：半导体气敏传感器可以检测很多工业生产过程中的有害气体，如甲烷、二氧化碳等，对生产过程进行监测和控制；•恶劣环境探测：半导体气敏传感器可以在高温、高湿、强腐蚀等恶劣环境下进行监测，如在火药工厂、污水处理厂等。

总结半导体气敏传感器是一种可检测待测气体浓度的电子元器件。

其主要原理是通过半导体氧化物对特殊气体的响应，获得气体信息。

半导体气敏传感器具有高选择性、灵敏度高、响应速度快等特点，适用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。