專(zhuān)題7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)量氧氣濃度的兩大類(lèi)。

使用氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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、電壓信號(hào)。

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、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SnO2、ZnO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，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。

2023/5/142圖2-24MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路2023/5/143a）氣敏燒結(jié)體b）氣敏電阻外形c）基本測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

1—引腳2—塑料底座3—燒結(jié)體4—不銹鋼網(wǎng)罩5—加熱電極6—工作電極7—加熱回路電源8—測(cè)量回路電源

MQN型氣敏半導(dǎo)體器件是由塑料底座、電極引線(xiàn)、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200300℃，其目的是加速被測(cè)氣體的化學(xué)吸附和電離的過(guò)程并燒去氣敏電阻表面的污物（起清潔作用）。

氣敏電阻外形

酒精傳感器

其他可燃性氣體傳感器2023/5/145酒精測(cè)試儀呼氣管2023/5/146

氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線(xiàn)

觀察右圖這些曲線(xiàn)，有何特點(diǎn)？可以得出哪些啟示？請(qǐng)說(shuō)明非線(xiàn)性特性對(duì)濃度超限報(bào)警是否有利，為什么？2023/5/147家庭用煤氣報(bào)警器2023/5/148家庭用液化氣報(bào)警器2023/5/149一氧化碳傳感器2023/5/1410其他氣體傳感器NH3傳感器甲烷傳感器2023/5/1411二、二氧化鈦氧濃度傳感器

半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于N型半導(dǎo)體，對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周?chē)h(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周?chē)鯕鉂舛容^大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。

圖2-26是用于汽車(chē)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)，RTiO2的阻值減小，Uo增大。

在圖b中，與TiO2氣敏電阻串聯(lián)的熱敏電阻Rt

起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，TiO2氣敏電阻的阻值會(huì)逐漸減小，只要Rt也以同樣的比例減小，根據(jù)分壓比定律，Uo不受溫度影響，減小了測(cè)量誤差。

2023/5/1412圖2-26TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a）結(jié)構(gòu)b）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

1－外殼（接地）2－安裝螺栓3－搭鐵線(xiàn)4－保護(hù)管5—補(bǔ)償電阻6－陶瓷片7－TiO2氧敏電阻8－進(jìn)氣口9－引腳

2023/5/1413氧濃度傳感器外形

可用于汽車(chē)尾氣測(cè)量2023/5/1414汽車(chē)尾氣分析2023/5/1415有毒氣體傳感器的使用2023/5/1416礦燈瓦斯報(bào)警器三、氣敏電阻應(yīng)用舉例（結(jié)合電路）