气敏电阻器的材料是金属氧化物,其通过偏离化学计量比的杂质缺陷而制成。金属氧化物半导体分为N型半导体(例如SnO 2,Fe 2 O 3等)和P型半导体(例如CO O,PbO)等。
为了提高某些气敏电阻器对某些气体组分的选择性和灵敏度,这些材料也通过掺入催化剂如钯Pd,铂Pt等合成。金属氧化物是常温下的绝缘体。
在形成半导体之后,它显示出气敏特性,并且机理相对复杂。然而,当气敏元件与气体接触时,气体被吸附在表面上,因此其电阻率显着变化。
吸附可分为物理吸附和化学吸附。在常温下,主要是物理吸附,即气体和气敏材料表面的分子吸附。
它们之间没有电子交换,也没有形成化学键。如果气敏电阻器的温度升高,则化学吸附增加并在一定温度下达到最大值。
化学吸附是指离子在气体和气敏材料表面的吸附,它们之间存在电子交换。如果气体敏感电阻器的温度再次升高,则两次吸附由于解吸而同时降低。
例如,由氧化锡(SnO 2)制成的气敏电阻器在常温下吸附某种气体。电阻率变化不大,表明它是物理吸附。
如果气体浓度保持恒定,则组分的电导率随组分本身的温度而增加,特别是在100-300℃的范围内。这表明在该温度范围内化学吸附很大。
气体传感器需要自己的温度远高于环境温度。因此,气体传感器应在结构中加热,通常由电阻丝加热,如图3所示。
如图3所示,(ZnO)材料气体的输出电压与温度之间的关系传感器如图3-2所示。根据加热方法,气体传感器可分为直接加热型和侧加热型。
直接加热功耗大,稳定性差,因此应用逐渐减少。侧面加热性能稳定,功耗小,结构经常采用双层不锈钢丝网防爆,安全可靠,应用面广。