第9章 气、湿敏传感器

1、第9章 气、湿敏传感器9.1 气敏（Gas Sensitive）传感器1. 定义：用来测量气体的类别、浓度和成分。 电信号非电信号（气体）气敏传感器 2. 用途：用作可燃性气体、有毒气体的泄漏报警、环境检测。3. 分类：半导体气敏传感器（使用最多）、非半导体气敏传感器9.1.1 半导体气敏传感器1. 定义：利用半导体材料与气体相接触时，其阻值（或功函数）的改变来检测气体的成分或浓度。SnO2（氧化锡）敏感材料（60年代研制）：是目前应用最多的一种气敏材料。2. 分类：电阻型半导体气敏元件、非电阻型半导体气敏元件（1） 电阻型半导体气敏传感器 利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值

2、变化制成的传感器。 主要用于检测可燃性气体，具有灵敏度高、响应快等优点。气敏传感器的组成： 气敏元件、加热器、封装体 气敏元件分烧结型气敏器件、薄膜器件、厚膜型器件 烧结型气敏器件： 加热器的作用： 将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。气敏器件的基本特性：Rc气敏元件的阻值；C空气中被测气体的浓度；n与气体检测灵敏度有关，除了随材料和气体种类不同而变化外，还会由于测量温度和添加剂的不同而发生大幅度变化；m为气体的分离度，随气体浓度变化而变化，对可燃性气体，。（2）非电阻型半导体气敏传感器利用半导体对气体的吸附和反应，使其某些有关特性变化对气体进行直

3、接或间接检测。(a) FET型场效应晶体管气敏传感器(b) MOS二极管气敏传感器 9. 2 湿敏传感器(Humidity Sensitive Sensor)9.2.1 湿度的定义1. 定义：湿度是指空气中含有水蒸气的量。（含有水蒸气的空气是一种混合气体）2. 水蒸气百分含量法（质量百分比、体积百分比） 质量百分比= (m水蒸气的质量，M混合气体的质量) 体积百分比= （v水蒸气的体积，V混合气体的体积）3. 相对湿度（Relative Humidity）和绝对湿度（Absolute Humidity）（1）相对湿度（反映了大气的潮湿程度） e水蒸气压，是指在一定的温度条件下，混合气体中存在的

4、水蒸气压；es饱和水蒸气压，是指在同一温度下，混合气体中所含水蒸气压的最大值。（2）绝对湿度（又称水气浓度或水气密度）表示在单位体积空气中所含水蒸气的质量。9.2.2 湿敏传感器的主要参数1. 湿度量程是湿敏传感器技术规范中所规定的感湿范围。2. 湿敏传感器的特性描述湿敏传感器的输出（感湿特征量（电阻或电容，用电阻较多）与被测湿度（RH%）之间的关系。阻湿特性： RH=f（湿度RH%）半导体陶瓷湿敏元件:正特性湿敏半导体陶瓷：，如Fe3O4 负特性湿敏半导体陶瓷：3. 感湿灵敏度（又称湿度系数）定义：在某一相对湿度范围内，相对湿度（RH）改变1%时，湿度传感器电参量的变化值。4. 感湿温度系数定义：是指环境温度每变化10C时，所引起的湿度传感器的湿度误差。9.2.3湿敏传感器的测量电路振荡器 电桥 放大器 桥式整流 仪表 直流电源9V湿度传感器 9.3气