1、專題專題7 7 氣敏電阻氣敏電阻 氣敏電阻品種繁多，主要有可測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣敏電阻品種繁多，主要有可測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣濃度的兩大類。氣濃度的兩大類。 使用氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱氣敏電阻），可以把某種使用氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱氣敏電阻），可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)。電壓信號(hào)。 一、還原性氣體傳感器一、還原性氣體傳感器 所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價(jià)升所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價(jià)升高的氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、高的氣體。

2、還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。 測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或或Fe2O3等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，等金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其它添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。 2022-3-162圖圖2-242-24 MQN MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路2022-3-163a a）氣敏燒結(jié)體）氣敏燒結(jié)體 b b）氣敏電阻外形）氣敏電阻外形 c c

3、）基本測(cè)量轉(zhuǎn)換電路）基本測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 11引腳引腳 22塑料底座塑料底座 33燒結(jié)體燒結(jié)體 44不銹鋼網(wǎng)罩不銹鋼網(wǎng)罩 55加熱電極加熱電極 6 6工作電極工作電極 7 7加熱回路電源加熱回路電源 8 8測(cè)量回路電源測(cè)量回路電源 MQN型氣敏半導(dǎo)體器件是由塑料底座、電極引型氣敏半導(dǎo)體器件是由塑料底座、電極引線、不銹鋼網(wǎng)罩、氣敏燒結(jié)體以及包裹在燒結(jié)體中的線、不銹鋼網(wǎng)罩、氣敏燒結(jié)體以及包裹在燒結(jié)體中的兩組鉑絲組成。一組鉑絲為工作電極，另一組（下圖兩組鉑絲組成。一組鉑絲為工作電極，另一組（下圖中的左邊鉑絲）為加熱電極兼工作電極。中的左邊鉑絲）為加熱電極兼工作電極。 氣敏電阻工作時(shí)必須加熱到氣敏電阻工作

4、時(shí)必須加熱到200 300，其目的，其目的是加速被測(cè)氣體的化學(xué)吸附和電離的過(guò)程并燒去氣敏是加速被測(cè)氣體的化學(xué)吸附和電離的過(guò)程并燒去氣敏電阻表面的污物（起清潔作用）。電阻表面的污物（起清潔作用）。 氣敏電阻外形氣敏電阻外形 酒精傳感器酒精傳感器 其他可燃性其他可燃性氣體傳感器氣體傳感器2022-3-165酒精測(cè)試儀酒精測(cè)試儀呼氣管呼氣管2022-3-166 氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線 觀察右圖這觀察右圖這些曲線，有何特些曲線，有何特點(diǎn)？可以得出哪點(diǎn)？可以得出哪些啟示？請(qǐng)說(shuō)明些啟示？請(qǐng)說(shuō)明非線性特性對(duì)濃非線性特性對(duì)濃度超限報(bào)警是否度超限報(bào)警是否有利，為什么？有利，為什么？

5、2022-3-167家庭用煤氣報(bào)警器家庭用煤氣報(bào)警器2022-3-168家庭用液化氣家庭用液化氣報(bào)警器報(bào)警器2022-3-169一氧化碳傳感器一氧化碳傳感器2022-3-1610其他氣體傳感器其他氣體傳感器NH3傳感器傳感器甲烷傳感器甲烷傳感器2022-3-1611二、二氧化鈦氧濃度傳感器二、二氧化鈦氧濃度傳感器 半導(dǎo)體材料二氧化鈦（半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于）屬于N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半

6、導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。 圖圖2-26是用于汽車或燃燒爐排放氣體中的氧濃度是用于汽車或燃燒爐排放氣體中的氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)圖及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路。二氧化鈦氣敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)圖及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路。二氧化鈦氣敏電阻與補(bǔ)償熱敏電阻同處于陶瓷絕緣體的末端。當(dāng)氧氣與補(bǔ)償熱敏電阻同處于陶瓷絕緣體的末端。當(dāng)氧氣含量減小時(shí)，含量減小時(shí)，RTiO2的阻值減小，的阻值減小，Uo增大。增大。 在圖在圖b中，與中，與TiO2氣敏電阻串聯(lián)的熱敏電阻氣敏電阻串聯(lián)的熱敏電阻Rt 起溫起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，度補(bǔ)償作用。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，TiO2氣敏電阻的氣敏電阻的阻值會(huì)逐

7、漸減小，只要阻值會(huì)逐漸減小，只要Rt也以同樣的比例減小，根也以同樣的比例減小，根據(jù)分壓比定律，據(jù)分壓比定律，Uo不受溫度影響，減小了測(cè)量誤差。不受溫度影響，減小了測(cè)量誤差。 2022-3-1612圖圖2-262-26 TiO TiO2 2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a a）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) b b）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 1 1外殼（接地）外殼（接地）2 2安裝螺栓安裝螺栓 3 3搭鐵線搭鐵線4 4保護(hù)管保護(hù)管 5 5補(bǔ)償電阻補(bǔ)償電阻 6 6陶瓷片陶瓷片 7 7TiOTiO2 2氧敏電阻氧敏電阻 8 8進(jìn)氣口進(jìn)氣口 9 9引腳引腳 2022-3-1613氧濃度傳感器外形氧濃度傳感器外形 可用于汽車可用于汽車尾氣測(cè)量尾氣測(cè)量2022-3-1614汽車尾氣分析汽車尾氣分析2022-3-1615有毒氣體傳感器的使用有毒氣體傳感器的使用2022-3-1616礦燈瓦斯報(bào)警器三、氣敏電阻應(yīng)用舉例（結(jié)合電路）2022-3-16172022-3-1618酒精檢測(cè)報(bào)警器2022-3-16192022-3-1620沼氣濃度檢測(cè)2022-3-1621人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說(shuō)“