半導體型氣體傳感器在家用燃氣報警器中的應用

2024-09-18 18:12:08

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構成氣體傳感器的材料可分為半導體和非半導體兩大類，在實際使用中，應用Z多是半導體氣體傳感器。自1962年金屬氧化物半導體氣體傳感器問世以來，就以測量精準、維護簡單、應用靈活、可靠性高等優點，深受傳感器市場歡迎。

Part.1

關于半導體型氣體傳感器

半導體氣體傳感器是利用半導體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器。簡單來說，就是將吸著于過熱金屬氧化物半導體表面的氧與其他分子反應所產生的電阻的變化，作為氣體濃度進行檢測，是Z常見的氣體傳感器。廣泛應用于家庭和工廠的可燃氣體泄漏檢測裝置，適用于甲烷、液化氣、氫氣等的檢測。

按照半導體變化的物理性質，半導體氣體傳感器又可分為電阻型和非電阻型兩種。

電阻型：利用半導體接觸氣體時其阻值的改變來檢測氣體的成分或濃度；

非電阻型：根據對氣體的吸附和反應，使半導體的某些特性發生變化對氣體進行直接或間接檢測。

隨著厚膜印刷、MEMS等工藝的推廣，半導體氣體傳感器完成了微型化、智能化的迭代升級。工程師們逐漸研發出了在微型陶瓷基片的兩面分別制作加熱器和氣敏層的平面半導體氣體傳感器，縮小了體積、降低了功耗；后來又衍生出利用MEMS工藝的Si基微熱板和半導體材料組成的MEMS氣體傳感器，結構更加堅固、功耗更低，也更便于集成。

半導體氣體傳感器用于可燃氣體檢測時，檢測過程中僅存在氣體的吸附和脫附過程，廚房內的油煙較少存留于敏感材料表面，非常適合用于檢測家庭燃氣泄漏。

? 在有機硅氣體環境下的使用

如果在有機硅氣體環境下使用半導體式傳感器，則傳感器表面的H₂O、OH基會和硅反應，附著于傳感器表面。附著有硅的部分不易與氣體發生反應，因此會導致氣體靈敏度下降。

? 始終在有溶劑氣體存在的環境中使用

如果溶劑氣體始終與傳感器接觸，則傳感器元件的半導體中的自由電子會和溶劑氣體反應，生成OH基，令傳感器內的自由電子減少。

自由電子＝與氣體反應的電子，自由電子減少會導致氣體靈敏度的下降。

Part.2

半導體型氣體傳感器選型推薦

一款滿足新國標要求的可燃氣體探測器，離不開核心的氣體傳感器，煒盛科技MPn-4C就是一款符合新國標產品要求的傳感器元件。

MPn-4C采用多層厚膜制造工藝，在Al₂O₃陶瓷基片上集成了加熱電極、測量電極和金屬氧化物半導體氣敏層，并將其封裝在金屬殼體內。當環境空氣中存在被檢測氣體時，傳感器的電導率會發生變化，該氣體的濃度越高，傳感器的電導率就越高。采用簡單的電路即可將這種電導率的變化轉換為與氣體濃度相對應的輸出信號。該產品對使用場景中常見氣體如酒精、乙酸等有很好的抗干擾能力。