氣敏感測器是用來檢測氣體濃度和成分的感測器，它對於環境保護和安全監督方面起著極重要的作用。氣敏感測器是暴露在各種成分的氣體中使用的，由於檢測現場溫度、濕度的變化很大， 又存在大量粉塵和油霧等，所以其工作條件較惡劣，而且氣體對感測元件的材料會產生化學反應物，附著在元件表面，往往會使其性能變差。所以對氣敏感測器有下列要求：能夠檢測報警氣體的允許濃度和其他標準數值的氣體濃度，能長期穩定工作，重複性好，回響速度快，共存物質所產生的影響小等。
基本介紹
- 中文名：氣敏感測器
- 外文名：gas sensor
- 目的：檢測氣體濃度和成分
- 領域：硬體
概述,工作原理,分類,套用,
概述
氣敏感測器的套用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。
它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號，根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。
工作原理
聲波器件表面的波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣敏感測器就是利用這種性能在壓電晶體表面塗覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。
分類
1970年，荷蘭科學家Bergveld研製出了對氫離子回響的離子敏感場效應電晶體，標誌著離子敏半導體感測器的誕生。半導體感測器以其易於實現集成化，微型化、靈敏度高等諸多優點，一直引起世界各國科學家的重視和興趣。由於電子技術的飛速發展，以半導體感測器為代表的各種固態感測器相繼問世。這類感測器主要是以半導體為敏感材料，在各種物理量的作用下引起半導體材料內載流子濃度或分布的變化，通過檢測這些物理特性的變化，即可反映被測參數值。它與各種結構型感測器相比，具有如下特點：
- 由於感測器原理是基於物理變化的，因而沒有相對運動部件，可以做到結構簡單，微型化；
- 靈敏度高，動態性能好，輸出為電量；
- 採用半導體為敏感材料容易實現感測器集成化，智慧型化；
- 功耗低，安全可靠。同時，半導體感測器也存在以下一些缺點：
- 線性範圍窄，在精度要求高的場合應採用線性化補償電路；
- 與所有半導體元件一樣，輸出特性易受溫度影響而漂移，所以應採用補償措施；
- 性能參數離散性大。
雖然存在上述問題，但半導體感測器仍是感測器發展的重要方向，尤其是大規模積體電路技術的不斷發展，半導體感測器的技術也日臻完善。
從所使用的材料來看，凡是使用半導體為材料的感測器都屬於半導體式感測器，如，霍爾元件、光敏、磁敏、二極體和三極體熱敏電阻、壓阻式感測器、光電池、氣敏、濕敏、色敏和離子敏等感測器。有些內容與其他感測器互相交叉，已在其它章中介紹。本章主要介紹氣敏、濕敏、磁敏、色敏和離子敏半導體式感測器。
套用
氣敏感測器的套用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂勠11、R12蘺檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息從而可以進行檢測、監控、報警還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。 由於氣體種類繁多, 性質各不相同不可能用一種感測器檢測所有類別的氣體因此能實現氣-電轉換的感測器種類很多按構成氣敏感測器材料可分為半導體和非半導體兩大類。目前實際使用最多的是半導體氣敏感測器因此本文主要講述半導體氣敏元件的有關原理及套用。
半導體氣敏感測器是利用待測氣體與半導體表面接觸時，產生的電導率等物理性質變化來檢測氣體的。 按照半導體與氣體相互作用時產生的變化只限於半導體表面或深入到半導體內部，可分為表面控制型和體控制型，前者半導體表面吸附的氣體與半導體間發生電子接受，結果使半導體的電導率等物理性質發生變化，但內部化學組成不變，後者半導體與氣體的反應，使半導體內部組成發生變化而使電導率變化。 按照半導體變化的物理特性，又可分為電阻型和非電阻型，電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度廠半導體式氣敏元件則是根據氣體的吸附和反應，使其某些關係特性發生改變無對氣體進行直接或間接的檢測，如二極體伏安特性和場效應電晶體的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。
