半导体型气体传感器在家用燃气报警器中的应用

2024-09-18 18:12:08

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构成气体传感器的材料可分为半导体和非半导体两大类，在实际使用中，应用Z多是半导体气体传感器。自1962年金属氧化物半导体气体传感器问世以来，就以测量精准、维护简单、应用灵活、可靠性高等优点，深受传感器市场欢迎。

Part.1

关于半导体型气体传感器

半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器。简单来说，就是将吸着于过热金属氧化物半导体表面的氧与其他分子反应所产生的电阻的变化，作为气体浓度进行检测，是Z常见的气体传感器。广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄漏检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。

按照半导体变化的物理性质，半导体气体传感器又可分为电阻型和非电阻型两种。

电阻型：利用半导体接触气体时其阻值的改变来检测气体的成分或浓度；

非电阻型：根据对气体的吸附和反应，使半导体的某些特性发生变化对气体进行直接或间接检测。

随着厚膜印刷、MEMS等工艺的推广，半导体气体传感器完成了微型化、智能化的迭代升级。工程师们逐渐研发出了在微型陶瓷基片的两面分别制作加热器和气敏层的平面半导体气体传感器，缩小了体积、降低了功耗；后来又衍生出利用MEMS工艺的Si基微热板和半导体材料组成的MEMS气体传感器，结构更加坚固、功耗更低，也更便于集成。

半导体气体传感器用于可燃气体检测时，检测过程中仅存在气体的吸附和脱附过程，厨房内的油烟较少存留于敏感材料表面，非常适合用于检测家庭燃气泄漏。

・在有机硅气体环境下的使用

如果在有机硅气体环境下使用半导体式传感器，则传感器表面的H₂O、OH基会和硅反应，附着于传感器表面。附着有硅的部分不易与气体发生反应，因此会导致气体灵敏度下降。

・始终在有溶剂气体存在的环境中使用

如果溶剂气体始终与传感器接触，则传感器元件的半导体中的自由电子会和溶剂气体反应，生成OH基，令传感器内的自由电子减少。

自由电子＝与气体反应的电子，自由电子减少会导致气体灵敏度的下降。

Part.2

半导体型气体传感器选型推荐

一款满足新国标要求的可燃气体探测器，离不开核心的气体传感器，炜盛科技MPn-4C就是一款符合新国标产品要求的传感器元件。

MPn-4C采用多层厚膜制造工艺，在Al₂O₃陶瓷基片上集成了加热电极、测量电极和金属氧化物半导体气敏层，并将其封装在金属壳体内。当环境空气中存在被检测气体时，传感器的电导率会发生变化，该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度相对应的输出信号。该产品对使用场景中常见气体如酒精、乙酸等有很好的抗干扰能力。