半导体型气体传感器在家用燃气报警器中的应用
构成气体传感器的材料可分为半导体和非半导体两大类，在实际使用中，应用最多是半导体气体传感器。自1962年金属氧化物半导体气体传感器问世以来，就以测量精准、维护简单、应用灵活、可靠性高等优点，深受传感器市场欢迎。
关于半导体型气体传感器
半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器。简单来说，就是将吸着于过热金属氧化物半导体表面的氧与其他分子反应所产生的电阻的变化，作为气体浓度进行检测，是最常见的气体传感器。广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄漏检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。
随着厚膜印刷、MEMS等工艺的推广，半导体气体传感器完成了微型化、智能化的迭代升级。工程师们逐渐研发出了在微型陶瓷基片的两面分别制作加热器和气敏层的平面半导体气体传感器 ，缩小了体积、降低了功耗；后来又衍生出利用MEMS工艺的Si基微热板和半导体材料组成的MEMS气体传感器 ，结构更加坚固、功耗更低，也更便于集成。
半导体气体传感器用于可燃气体检测时，检测过程中仅存在气体的吸附和脱附过程，厨房内的油烟较少存留于敏感材料表面，非常适合用于检测家庭燃气泄漏。
・ 在有机硅气体环境下的使用
如果在有机硅气体环境下使用半导体式传感器，则传感器表面的H2O、OH基会和硅反应，附着于传感器表面。附着有硅的部分不易与气体发生反应，因此会导致气体灵敏度下降。
・ 始终在有溶剂气体存在的环境中使用
如果溶剂气体始终与传感器接触，则传感器元件的半导体中的自由电子会和溶剂气体反应，生成OH基，令传感器内的自由电子减少。
自由电子＝与气体反应的电子，自由电子减少会导致气体灵敏度的下降。
半导体型气体传感器选型推荐
一款满足新国标要求的可燃气体探测器，离不开核心的气体传感器，炜盛科技MPn-4C就是一款符合新国标产品要求的传感器元件。
MPn-4C采用多层厚膜制造工艺，在Al2O3陶瓷基片上集成了加热电极、测量电极和金属氧化物半导体气敏层，并将其封装在金属壳体内。当环境空气中存在被检测气体时，传感器的电导率会发生变化，该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度相对应的输出信号。该产品对使用场景中常见气体如酒精、乙酸等有很好的抗干扰能力。
半导体气体传感器不仅可以用于可燃气体检测，也可以用于烟雾、酒精、一氧化碳、臭氧、氨气、硫化氢、有机蒸气等多种气体的检测。炜盛科技半导体系列气体传感器包含民用半导体系列和工业级半导体系列，如您有相关需求，请联系大盛～
开讲了｜Part2分解：气体传感器系列之半导体气体传感器知识详解
>> 气体传感器门类众多，本号每日一篇详细介绍多种常见的不同工作原理的气体传感器相关知识。
分解
半导体气体传感器知识
02
半导体气体传感器
什么是半导体传感器？
半导体传感器(semiconductor transducer)是指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。
什么是半导体气体传感器？
半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，是最常见的气体传感器，广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。
半导体气体传感器原理：
在一定的温度条件下，被测气体到达半导体敏感材料表面时将与其表面吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化，其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系，通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。
单支半导体气体传感器通过选择性催化、物理或化学分离等方式在已知环境中可以实现对气体的有限识别。大规模半导体气体传感器阵列可以实现对未知环境中气体种类的精确识别。
半导体气体传感器分类
半导体顾名思义是电导率介于绝缘体与导体之间的物质。
半导体气体传感器的敏感材料就这么一种物质。
☆ 按照传感器所使用的敏感材料的差异可分为：SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3等型；
☆ 按传感器内部结构的差异可分为：管状旁热式、平面旁热式、直热式、常温式以及MEMS式五类。
※ 当加热器与半导体材料为隔离状态时，这一类结构的传感器就是旁热式气体传感器，旁热式又可分为管状旁热式(见图a)和平面旁热式(见图b)两种。
※ 当加热器与半导体材料直接接触时，这一类结构的传感器即为直热式气体传感器(见图c)。
※ 不需要附加加热器的传感器就是自加热式传感器(见图d)。
常见的气体敏感材料分为表面控制型和体控制型。表面控制即电阻由晶粒表面和晶粒晶界控制，体控制即电阻由晶粒尺寸和载流子浓度控制。
用于气体传感器的半导体材料除具有半导体的属性外还需要具备以下条件：
a、易获得；
b、在较低温度下对氧气和目标气体有很好的吸附能力；
c、自身有良好催化特性；
d、机械结构可调；
e、电性能可调；
f、烧结性能好；
g、氧气和被测气体在室温或一定的温度条件下，在其表面有很好的化学反应能力并在该温度下对反应产物有较好的脱附能力；
h、与其它辅助材料成型后有较好的相融性、化学稳定性并有适合的微缺陷等，符合这种条件的常见材料有二氧化锡、氧化钨、氧化铟、偏锡酸锌等。
这里最重要的是概念与性能的对应关系：温度-功耗、漂移；吸附及化学反应-灵敏度、选择性、漂移、线性、初始稳定时间以及响应时间；脱附-恢复时间。
半导体类传感器应用
半导体传感器特点：
半导体传感器优点：廉价、耐用、设计及制造过程简单。
半导体传感器弱点: 功耗大、漂移、线性差。
无论其优点还是弱点均与上述对应关系相关。如漂移：传感器会吸附氧气，当氧气浓度变化时(如雨天，氧浓度变小)，吸附量会变化，零点必会漂啊漂。
总之半导体传感器的优缺点首先是由其工作原理决定的，是先天的。后天的设计、制造可以改善，但不能消除。
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