什么是半导体传感器
半导体传感器 semiconductor transducer 利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。所采用的半导体材料多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半导体传感器种类繁多,它利用近百种物理效应和材料的特性,具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。
半导体传感器的应用
优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化,能使检测转换一体化。半导体传感器的主要应用领域是工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器、环境污染监测、医疗保健、医药工程和生物工程。半导体传感器按输入信息分为物理敏感、化学敏感和生物敏感半导体传感器三类。
什么是半导体气体传感器
半导气体传感器这种类型的传感器在气体传感器中约占60%,根据其机理分为电导型和非电导型,电导型中又分为表面型和容积控制型.
(1 ) SnO2半导体是典型的表面型气敏元件,其传感原理是S nO2为n 型半导体材料。当施加电压时,半导体材科温度升高,被吸附的氧接受了半导体中的电子形成了O2或O2原性气体H2、CO、CH4存在时,使半导体表面电阻下降,电导上升,电导变化与气体浓度成比倒。NiO为p刑半导体,氧化性气体使电导下降,对O2敏感。ZnO半导体传感器也属于此种类型。
a. 电导型的传感器元件分为表面敏感型和容积控制型,表面敏感型传感材料为SnO2+Pd 、ZnO十Pt 、AgO、V 205 、金属酞青、Pt —SnO2。 表面敏感型气体传感器可检测气体为各种可燃性气体C0、NO2 氟利昂。。传感材料Pt —SnO2 的气体传感器可检测气体为可燃性气体CO、H2、CH4 。
b. 容积控制型传感材料为Fe2O8、la1-SSrxCOO8 和TiO2、CoO-M gO —SnO2体传感器可检测气体为各种可燃性气体C0、NO2 氟利昂。。传感材料Pt —SnO2
容积控制型半导体气体传感器可检测气体为液化石油气、酒精、空燃比控制、燃烧炉气尾气。
( 2) 容积控制型的是晶格缺陷变化导致电孕率变化,电导变化与气体浓度成比例关系。
Fe2O8、Ti O2属于此种,对可燃性气体敏感。
(3) 热线性传感器,是利用热导率变化的半导体传感器,又称热线性半导体传感器,是在P t 丝线圈上涂敷SnO2层,P t丝除起加热作用外,还有检测温度变化的功能。施加电压半导体变热,表面吸氧,使自由电子浓度下降,可燃性气体存在时,由于燃烧耗掉氧自由电子浓度增大,导热率随自由电子浓度增加而增大,散热率相应增高,使Pt 丝温度下降,阻值减小,P t丝阻值变化与气体浓度为线性关系。
这种传感器体积小、稳定、抗毒,可检测低浓度气体,在可燃气体检测中有重要作用。
( 4) 非电导型的FET场效应晶体管气体传感器,Pd —FET.场效应晶体管传感器,利用Pd 吸收H z 并扩散达到半导体s i 和P d的界面,减少Pd 的功函,这种对H2、CO敏感。非电导型FET场效应晶体管气体传感器体积小,便于集成化,多功能,是具有发展前途的气体传感器。
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