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半导体气体传感器

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半导体气体传感器是一种基于半导体材料的物理和化学特性用于检测气体浓度的传感器[1]。它们通常由一个半导体材料和一个接收器组成,半导体材料通常由p型和n型半导体组成。当气体分子进入半导体材料时,它们会与半导体材料中的杂质结合,形成导电通道,从而改变半导体材料的导电性质。

简介

半导体气体传感器广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置,适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。它们的特点包括:

高灵敏度:可以检测非常微小的气体浓度变化。

快速响应:通常只需要几分钟的时间就可以检测到气体浓度的变化。

高可靠性:可以在恶劣的环境中工作,例如高温、高压和潮湿等。

低成本:制造成本相对较低,适合用于气体监测系统。

工作原理

半导体气体传感器的工作原理主要基于气体在半导体表层的氧化还原反应,造成敏感元件电阻值发生变化。当半导体器件被加热到平稳状态,在气体接触半导体表层而被吸附时,被吸附的分子结构最先在物体表层自由扩散,丧失运动能量,一部分分子结构被蒸发掉,另一部分残留分子结构产生热分解吸附在物体表层。当半导体[2]的功函数低于吸附分子结构的亲和力,则吸附分子结构将从器件夺走电子而变成负离子吸附,半导体表层呈现电荷层。

此外,半导体气体传感器还可以根据其变化的物理性质分为电阻型和非电阻型两种。电阻型半导体气体传感器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,而非电阻型传感器则是利用一些物理效应与器件特性来检测气体。

总的来说,半导体气体传感器因其高灵敏度、快速响应、高可靠性和低成本等优点,在家庭、工厂、工业安全、环境监测等领域得到了广泛应用。

参考文献

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