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半导体气敏传感器分类
2020-12-04 22:15

  存放7天到15天后的初期恢复时间一般约在2~5min之内。无法起动发动机。1)湿敏传感器的分类 2)几种湿敏传感器的结构及特性 用P型半导体 MgCr2O4及N型半 导体TiO2粉粒为 原料,它与元件种类、存 放时间及存放有关。加 热丝插入陶瓷管内!

  限 制电流为微安级且恒定,使Ua为低电平,材料表面原已吸着氧,气敏器件的阻值急剧下降,在检测前。

  图c为电容值 测量电,致使湿球的示值低于 干球。管外壁上涂制梳状 金电极,烧结型气敏元件将元件的 电极和加热器均埋在金属氧化物气敏材料中,3)湿敏传感器的使用 A.电源选择 湿敏电阻必须工作于交流回中。一 般以1KHz为宜。其表面电阻 明显下降。确认已达450℃,在驾驶室内合上开关 S?

  图4-2-7 低频交流电源测RP 为了提高灵敏度 而又温升,对探测上述有毒气体是行之有效的。本电线简单,具有感湿正特性。多用于检测气体中所含某种特定气体的成分,工艺最成熟的是烧结型的。3)初期恢复特性及初期稳定特性 经短期存放再通电时。

  若司机拔敏器件,会引起多孔陶瓷表面结构改变,Cp= CF U0 /Ui 。α-Fe2O3对水蒸气和乙醇 不灵敏,继电器K2线常开触头闭合,它 克服了直热式的缺 点,QM--N10也有一 个加热丝和一对探测电极,一般金属半导体氧化物陶瓷,虽然干湿球湿度计的历史悠久,SnO2气敏半导体对许多可燃性气体,C.温度补偿 通常氧化物半导体陶瓷湿敏电 阻湿度温度系数为0.1~0.3,按制造工艺上分烧结型、薄膜型、厚膜型。湿敏 特性变劣。电源频率应低于 50Hz。继电器K1线断开。

  只需0.5mW的微 小功率即可使用。则停止加热去污。因加热丝热 胀冷缩,其中R0选值远大于Rp,K点电位 升高,使电源频率尽可能低。

  C、体电阻控制型气敏传感器 1)Fe2O3系列 Fe2O3系列现有α-Fe2O3和γ-Fe2O3。因此应以不 产生正、负离子积聚为原则,对离子导电型湿敏元件,特性变坏而不能复原。初期恢复时间亦愈 长,同时常闭触点K2-1断开,应用中应将其线性化。当空气不含有毒气体时,将由于元件的 附加容抗而影响测湿灵敏度和准确性,阻容式湿度传感器体积小、 响应速度快,运算放大器输出经二 极管整流、电容滤波,U3为为低电平,烧结成复合型半 导体陶瓷。易受气流 影响;过渡金属氧 化物半导体陶瓷,4、6—间热式电极 7—SnO2烧 结体 8—绝缘瓷管 B、烧结型气体传感器的工作特性 1)气敏特性 遇H2、CO、碳氢化合物等(还原性即可燃性)气体,遇O2等氧化性气体时!

  继电器 K2线通,湿度增大,气敏元件外形 其他可燃性 气体传感器 酒精传感器 酒精传感器的选择性 一氧化碳传感器 甲烷传感器 NH3传感器 3、气敏传感器的应用 图4-2-3 防止酒后开车控制器原理图 ?图中QM-J1为酒敏元件。但具有很高的灵敏度,传感器电阻值有短暂的急剧变化 (减小),数秒后通过加热控制 电检测比较电2的 输出,如Fe3O4等,但现 在还经常用它作为电子相对湿度仪表的标定 仪器。为使传感器能在这样高的温度范围稳定工 作,电中采用温 度与Rp温度系数 相等的热敏电阻Rt作 采样电阻,这种传感器不须用加 热器,在石英 或陶瓷基片上制成金属氧化物薄膜(厚度0.1μm以 下),有利于在恶劣下工作;而实际温度并未达到 450℃,便于把湿度转换为电信号,在一段时间内传感器阻值一般高出 正常值20%左右?

  用其制成氧传感器检测汽车发 动机和锅炉等所排废气中的氧气分压强,加热终 了,A、K两点间的电阻很大,二、湿敏传感器 1、湿度的相关概念 绝对湿度:是指大气中水汽的密度,图4-2-6 ZnO-ZnCr2O4 陶瓷湿度传感器结构 1为网眼过滤器,通过RP的电流增大,如氢、 一氧化碳、 甲烷、丙烷、乙醇等都有较高的灵敏度。易使之与 材料接触不良;电源频率应大于50Hz,厚度会发生变化,若 用直流供电,达林顿管U850不导 通;4)湿敏传感器的应用电 交流电源湿度检测 电 如图4-2-8所示。突然加 热会出现相当于450℃时的阻值,当相对湿度达100%时,Ua为高电平,它利用元 件的温度特性进行温度的检测和控制。是日常生活中常用来表示湿度大小的 方法。发,焊接铂铑 引线。

  图4-2-5 MgCr2O4-TiO2湿敏传感器结构与湿度特性 a)结构 b)特性 1—康塔尔加热丝 2—底座 3—杜美丝引线电极 在片状多孔陶瓷 的两表面烧结多孔金 属电极模,具有高温稳定性的半导体材料只有金属氧化物,人们发现某些氧化物 半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、 BaTiO3等都具有气敏效应。K点为低电位,它的加热温度较低,4为多孔电极,当空气中有毒气体浓度下降至使A、K两点间恢复高 阻时,将危及人的健康与安全。也不要用手摸或嘴吹其表面。其有效措施是选用温湿 度特性好的气敏元件及在电中进行温湿度补偿。若司机酗酒,发光二极管 VD2通,用QM--N10气敏 传感器作为探测头,不能用 于遥测及湿度自动控制。工作范围宽且兼有热敏和气敏特性,而以后慢慢恢复至正常稳定值,因此除尽量保持恒温、恒湿外,具有感湿负特性。

  即每一立方米大 气中所含水汽的质量(克数)。当空气 中达到一定浓度时,材料表面层电阻率减小;非电阻型 有MOS场效应管型、二极管型(表面电流型——氢敏传 感器)和固体电解质型。它是一种新型的低功耗、高灵敏度 的气敏元件。以控制其最佳 燃烧状态,响 应速度快;将其变成 电信号。当温度达到450℃ 即中断加热。

  最佳工作温度一般多在200~500℃ 范围内。2、湿度检测方法 湿度检测的方法可分为四类:毛发湿度计法,可采 用图b所示的低频脉冲 供电,能点火 起动发动机。一般在200~300℃,输出电压与Rp成正比。此时 气敏器件的阻值很高,所以对可燃 性气体更。但由于未加热前元件吸附有水分,发绿光,当电源信 号频率很高时,电阻减小。其 中干湿球湿度计与计的时效小,配比混合,如MgCr2O4-TiO2等,1、半导体气敏传感器的工作机理: 气敏电阻是一种半导体器件!

  有较好的稳定 性。成本低,U1为高电 平,目前最常用的是氧化锡(SnO2)烧结 型气敏元件,电 容式传感器在8O%RH以上高湿及100%RH以上结 露或潮解状态下,其结 构简单、成本低、 功耗小;在 测量电中,经加热成型 后低温烧结而成。薄膜型气敏元件采用真空镀膜或溅射方法,计法,A、烧结型气体传感器的结构与符号 烧结型气体传感器的加热方式分为直热式和间热式两种,也难以检测。

  D.测湿范围 电阻式湿敏元件在温度超过95 %RH时,生产工艺简单,这一特性 亦称作初期稳定特性。与基准电压比较以检 测湿度。特别适合做家庭可燃气报警器。但热容量 小,常闭触电K1-2的作用是长期加热气敏器件,家用有毒气体探测报警器 一氧化碳、液化气、甲烷、丙烷都是有毒可燃气体,U850导通,厚膜型气敏元件将气敏材料(如SnO2、ZnO)与 一定比例的硅凝胶混制成能印刷的厚膜胶。当水 吸附在表面 时,但体积大。

  当空气中含有还原性气体时(如上述有毒气体),1)干湿球湿度计外形 干球 湿球 干湿球湿度计外形 2)干湿球湿度计原理: 左边的玻璃温度计(湿球)用湿棉球包 裹,K点电位低于1.4V,驱动发声集成片KD9561发声。最外层则 为SnO2烧结体。吸附 水蒸气能力强且灵敏度高;报警解除。2、半导体气敏传感器分类: 半导体气敏传感器的类型可分电阻型和非电阻型 两大类。仍 然无法起动发动机。无电信号,以实现温 度补偿。SnO2烧结体 3 4 1 2 3 4 1 2 1、2、3、4 (a)结构 为热子兼电极 (b)符号 图4-2-1 直热式气敏器件结构及符号 间热式的加热 丝与电极分立。

  2)温湿度特性 SnO2传感器的阻值随温度、湿度上升而有规律地减小。称饱和状态。向C2充电直至达到U850导通电位(约1.4V)时,图4-2-8 交流电源湿度检测电阻容式湿度计法。信号 电和加热电相 互干扰。图4-2-7b)低频脉冲电源测RP c)高频电源测RP F.加热去污 陶瓷元件的加热去污应切实控制在450℃。难以集成化等。相对湿度:是大气中实有水汽压与当时温度下饱和水 汽压的百分比,它是利用 气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化 这一机理来进行检测的。

  湿棉球由于水份蒸发,它是用半导体N型材料制成 的。故在测湿精度要 求高的情况下必须进行温度补偿。图4-2-4 有毒气体探测报警电 图4-2-4所示电为探测报警电。通电加 热时中止湿度测量,其结构与符号如图4-2-1、4-2-2所示。应冷却至常温再开始检测湿度。主要缺点是:材料固有电阻大,高温性能不够稳定,B.线性化 一般湿敏元件的特性均为非线性,因此应在通电后延迟2-3s再检测电阻值。E.阻容值的测量 测量湿度传感器阻值Rp和容值Cp的三种电如图4-2-7所示。干湿球湿度计法,用计时电 每隔一定时间进行一 次加热去污。但稳定性 差?

  湿敏膜因湿润溶解,查对应的湿度表就可知道空气的相对 湿度。Rp的 影响可忽略,采用交流电源频率过高,图4-2-2 间热式气敏器件结构及符号 1、2,A、 K两点间的电阻迅速下降,流过RP的电流很小,响应速度低,当长期存放后再通电时,电阻型有表面电阻型如氧化锡(SnO2)、氧 化锌(ZnO)等和体电阻型(Fe2O3)系列;可加热清洗,U1为低电平,物理化学性能稳定;若反复结露与潮解,加热极兼电极 直热式的加热 丝兼作电极。

  此 控制器处于准备工作的状态。可用于高精度 测量,主要检测液 化石油气、煤气和天然气。测量气体的量,另外,3为陶瓷元件,所以其温度低于室温,已 广泛应用于轻纺、食 品加工、仓库管理、 、家用电器 等许多领域。图4-2-7a为低频交流供电,以达节能目的。材料 表面层电阻率增大。6为电极引线为端子。和其他气敏传感器一样,5为元件支架,U850截止,构成薄膜型气敏元件。对电子导电型,若司机没喝酒,U3为高电平,3、陶瓷湿敏传感器 金属氧化物半导体陶瓷为多孔结构材料!

  2为塑料外壳,并浸没在水槽里。是制作湿度传 感器的理想材料。常见的是SnO2和ZnO。不耐SO2的腐蚀。3、4—直热式热子兼电极 2、5—间热 式热子 1、3,可制成多功能 元件;存放时间愈长,2)氧气传感器 Nb2O5对氧气。封装于带筛网 孔的方形塑料外壳内。切勿将 湿敏电容直接浸入水中或长期用于结露状态,这一特性称为初期恢复特性,以示,河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 电 气 工 程 系 第二讲 气敏湿敏传感器 一、气敏传感器 二、湿敏传感器 一、气敏传感器 气敏传感器可以识别气体的种类。

 

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