陈红的日志

半导体气体传感器原理_半导体气体传感器在智能家居中的应用

已有 244 次阅读 2019-04-22 14:22 标签: 气体传感器

半导体是导电性介于绝缘体和导体之间的物质，半导体气体传感器的敏感材料就是这样的物质。半导体气体传感器是使用半导体作为敏感部件的气体传感器，它是最常见的气体传感器，广泛用于家庭和工厂可燃气体泄漏检测设备，它适用于检测甲烷液化气体氢气。

半导体气体传感器分为电阻型和非电阻型（结型 MOSFET型号电容型）。电阻式气体传感器的原理是气体分子引起敏感材料的电阻变化；非电阻式气体传感器主要具有M（）s二极管和结型二极管以及场效应晶体管（M（SFET）），其利用敏感气体改变MOSFET导通电压的原理与ISFET离子敏感传感器的原理相同。

半导体气体传感器通过利用半导体表面上的气体的氧化还原反应来制造，以引起敏感元件的结构的变化。当半导体器件被加热到稳定状态时，气体被吸附在半导体表面上，吸附的分子首先在物体表面上自由扩散，失去运动能量，一些分子蒸发，另一个部分残留分子被热分解并吸附在物体上表面。当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力时，吸附的分子将电子带离器件并变成负离子，并且半导体的表面将呈现电荷层。例如氧气就具有吸附负离子倾向的气体，被称为氧化气体。

半导体传感器在智能家居领域的应用还是比较常见的，比如家庭中甲烷这一类有毒气体检测，OFweek Mall列举一下半导体气体传感器检测甲烷的原理：

当半导体气体传感器接触到甲烷时，甲烷将与氧气反应，被氧气捕获的电子将重新获得自由并返回半导体以改善其导电性。该过程是在氧和半导体之间注入电子的过程。当电子被氧固定时，半导体电阻变大;当甲烷与氧气反应时，当电子返回半导体时，半导体电阻很小。而电阻的变化最终反映的结果是与甲烷的含量有关，半导体电阻的变化可用于了解相应的甲烷的浓度。下面OFweek Mall推荐几款常见的半导体气体传感器：

日本figaro 空气质量传感器/VOC传感器- TGS2600 介绍：

敏感素子由集成的加热器以及在氧化铝基板上的金属氧化物半导体构成。如果空气中存在对象检测气体，该气体的浓度越高传感器的电导率也会越高。仅用简单的电路，就可以将电导率的变化转换成与该气体浓度相对应的信号输出。

空气质量传感器TGS2600是日本进口的空气质量传感器对极其微弱的空气污染气体具有很高的灵敏度（侧重于香烟烟气）。像香烟烟雾中存在的氢气或一氧化碳，此空气质量传感器可检测到几个ppm的氢气。TGS2600由于实现了小型化，加热器电流仅需42mA，外壳采用标准的TO-5金属封装。

日本figaro 可燃气体传感器/天然气传感器- TGS2611 概述：

可燃气体传感器TGS2611对甲烷气体具有很高的灵敏度，由于其对挥发性的酒精（居住环境常见的干扰气体）灵敏度很低，因而对于家庭用气体泄漏报警器来说是一种理想的传感器。由于敏感素子体积很小，可燃气体传感器TGS2611的加热器电流仅需56mA，传感器的检知部被收纳于标准的TO-5金属封装中。

可燃气体传感器TGS2611-C00不但体积小，而且响应性十分优异。是气体泄漏检测仪的很好选择。可燃气体传感器TGS2611-E00中加装了可消除酒精等干扰气体影响的滤罩，具有对甲烷气体很高选择性的灵敏特性。尤其适用于针对气氛复杂、要求严格的家庭环境进行检测的器具，是家用气体泄漏检测仪理想的传感器。

在众多气体传感器类别中，半导体传感器将是最有前景的传感器。原因在于其工作原理非常简单，即只需一步即可将气体信息转换为电信号；第二传感载波稳定；第三是便宜。这样的特征不仅为其演化提供了明确的路径和空间，而且为未来的大规模部署提供了经济可行性。