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氣體傳感器是氣體檢測系統(tǒng)的核心,通常裝在探測頭內(nèi)。從本質(zhì)上講,氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)成對應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調(diào)理,通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸,甚至對樣品進行學(xué)處理,以便學(xué)傳感器進行更快速的測量。
半導(dǎo)體氣體傳感器可分為電阻型和非電阻型(結(jié)型、MOSFET型、電容型)。電阻型氣敏器件的原理是氣體分子引起敏感材料電阻的變;非電阻型氣敏器件主要有M()s二極管和結(jié)型二極管以及場效應(yīng)管(M()SFET),它利用了敏感氣體會改變MOSFET開啟電壓的原理,其原理結(jié)構(gòu)與ISFET離子敏傳感器件相同。
同體電解質(zhì)在高溫下才會有明顯的導(dǎo)電性。氧鋯(ZrO2)是典型的氣體傳感器的材料。純正的氧鋯在常溫下是單斜晶結(jié)構(gòu),當(dāng)溫度升到1000℃左右時就會發(fā)生同質(zhì)異晶轉(zhuǎn)變,由單斜晶結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嗑ЫY(jié)構(gòu),并伴隨體積收縮和吸熱反應(yīng),因此是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在ZrO2中摻入穩(wěn)定劑如:堿土氧鈣CaO或稀土氧釔Y2O3,使其成為穩(wěn)定的熒石立方晶體,穩(wěn)定程度與穩(wěn)定劑的濃度有關(guān)。