气敏电阻ppt课件

第二章 第三节气敏电阻 气敏电阻品种繁多 主要有可测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类 使用气敏电阻传感器 以下简称气敏电阻 可以把某种气体的成分 浓度等参数转换成电阻变化量 再转换为电流 电压信号 一 还原性气体传感器所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子 化学价升高的气体 还原性气体多数属于可燃性气体 例如石油蒸气 酒精蒸气 甲烷 乙烷 煤气 天然气 氢气等 测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2 ZnO或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂 激活剂及其它添加剂 按一定比例烧结而成的半导体器件 24 04 2020 2 图2 24MQN型气敏电阻结构及测量电路 24 04 2020 3 a 气敏烧结体b 气敏电阻外形c 基本测量转换电路1 引脚2 塑料底座3 烧结体4 不锈钢网罩5 加热电极6 工作电极7 加热回路电源8 测量回路电源 MQN型气敏半导体器件是由塑料底座 电极引线 不锈钢网罩 气敏烧结体以及包裹在烧结体中的两组铂丝组成 一组铂丝为工作电极 另一组 下图中的左边铂丝 为加热电极兼工作电极 气敏电阻工作时必须加热到200 300 其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物 起清洁作用 气敏电阻外形 酒精传感器 其他可燃性气体传感器 24 04 2020 5 酒精测试仪 呼气管 24 04 2020 6 酒精传感器的选择性 24 04 2020 7 气敏半导体的灵敏度特性曲线 观察右图这些曲线 有何特点 可以得出哪些启示 请说明非线性特性对浓度超限报警是否有利 为什么 24 04 2020 8 家庭用煤气报警器 24 04 2020 9 家庭用液化气报警器 24 04 2020 10 一氧化碳传感器 24 04 2020 11 其他气体传感器 NH3传感器 甲烷传感器 24 04 2020 12 二 二氧化钛氧浓度传感器图2 26TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路a 结构b 测量转换电路 半导体材料二氧化钛 TiO2 属于N型半导体 对氧气十分敏感 其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度 当周围氧气浓度较大时 氧原子进入二氧化钛晶格 改变了半导体的电阻率 使其电阻值增大 24 04 2020 13 二 二氧化钛氧浓度传感器 半导体材料二氧化钛 TiO2 属于N型半导体 对氧气十分敏感 其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度 当周围氧气浓度较大时 氧原子进入二氧化钛晶格 改变了半导体的电阻率 使其电阻值增大 图2 26是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度传感器结构图及测量转换电路 二氧化钛气敏电阻与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端 当氧气含量减小时 RTiO2的阻值减小 Uo增大 在图b中 与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt起温度补偿作用 当环境温度升高时 TiO2气敏电阻的阻值会逐渐减小 只要Rt也以同样的比例减小 根据分压比定律 Uo不受温度影响 减小了测量误差 24 04 2020 14 图2 26TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路 a 结构b 测量转换电路 1 外壳 接地 2 安装螺栓3 搭铁线4 保护管5 补偿电阻6 陶瓷片7 TiO2氧敏电阻8 进气口9 引脚 24 04 2020 15 氧浓度传感器外形 可用于汽车尾气测量 24 04 2020 16 汽车尾气分析 24 04 2020 17 有毒气体传感器的使用 24 04 2020 18 第四节湿敏电阻传感器 绝对湿度 是指大气中水汽的密度 即每一立方米大气中所含水汽的质量 克数 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 是日常生活中常用来表示湿度大小的方法 当相对湿度达100 时 称饱和状态 湿敏电阻的原理 水是一种强极性的电解质 水分子极易吸附于固体表面并渗透到固体内部 引起半导体的电阻值降低 因此可以利用多孔陶瓷 三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏电阻 24 04 2020 19 湿度传感器的分类 24 04 2020 20 水蒸气的凝结将给仪器设备带来各种危害 24 04 2020 21 湿度对电子元件的影响 当环境的相对湿度增大时 物体表面就会附着一层水膜 并渗入材料内部 这不仅降低了绝缘强度 还会造成漏电 击穿和短路现象 潮湿还会加速金属材料的腐蚀并引起有机材料的霉烂 24 04 2020 22 露点 降低温度会产生结露现象 露点与农作物的生长有很大关系 结露也严重影响电子仪器的正常工作 必须予以注意 测量露点的仪器 24 04 2020 23 露点传感器外形 24 04 2020 24 电子湿度计模块 封装后的外形 24 04 2020 25 电子式温湿度计 24 04 2020 26 机械式 电子式温湿度计对比 24 04 2020 27 陶瓷湿度传感器特性曲线 在右图所示的陶瓷湿度传感器特性曲线中 纵坐标的标度有何特点 其电阻率变化约有多少个数量级 24 04 2020 28 电子相对湿度仪表的标定仪器 干湿球湿度计外形及原理 干球 湿球 用干湿球湿度计测量相对湿度的原理 上页中 左边的玻璃温度计 湿球 用湿棉球包裹 并浸没在水槽里 湿棉球由于水份蒸发 所以其温度低于室温 致使湿球的示值低于干球 查对应的湿度表就可知道空气的相对湿度 虽然干湿球湿度计的历史悠久 但现在还经常用它作为电子相对湿度仪表的标定仪器 风 水槽