什么是氣敏電阻？

　　在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活中，人們往往會接觸到各種各樣的氣體，需要對它們進(jìn)行檢測和控制。比如化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測與控制；環(huán)境污染情況的監(jiān)測；煤氣泄漏；火災(zāi)報警；燃燒情況的檢測與控制等等。今天，我們就來了解下這些進(jìn)行檢測和控制都是來自什么電阻器的吧。

　　氣敏電阻的簡介

　　氣敏電阻器（gassensitiveresistor）——型號MQ ，氣敏電阻器是一種對特殊氣體敏感的元件，它可以將被測氣體的濃度和成分信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，廣泛應(yīng)用于各種可燃?xì)怏w、有害氣體及煙霧等方面的檢測及自動控制。它是可以把某種氣體的成分，濃度等參數(shù)轉(zhuǎn) 換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換成電流，電壓信號的電阻，實際上可以說是氣敏傳感器。利用某些半導(dǎo)體吸收某種氣體后發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成，主要成分是金屬氧化物。

　　氣敏電阻的原理

　　氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測的。金屬氧化物在常溫下是絕緣體， 制成半導(dǎo)體后卻顯示氣敏特性， 其機(jī)理是比較復(fù)雜的。 但是，這種氣敏元件接觸氣體時，由于表面吸附氣體，致使它的電阻率發(fā)生明顯的變化卻 是肯定的。這種對氣體的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在常溫下主要是物理吸附，是 氣體與氣敏材料表面上分子的吸附，它們之間沒有電子交換，不形成化學(xué)鍵。若氣敏電阻 溫度升高，化學(xué)吸附增加，在某一溫度時達(dá)到最大值?；瘜W(xué)吸附是氣體與氣敏材料表面建 立離子吸附，它們之間有電子的交換，存在化學(xué)鍵力。若氣敏電阻的溫度再升高，由于解 吸作用，兩種吸附同時減小。例如，用氧化錫（SnO2）制成的氣敏電阻，在常溫下吸附某 種氣體后，其電阻率變化不大，表明此時是物理吸附。若保持這種氣體濃度不變，該元件 的電導(dǎo)率隨元件本身溫度的升高而增加，尤其在 100~300℃范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化很大，表明 此溫度范圍內(nèi)化學(xué)吸附作用大。

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　　氣敏元件工作時需要本身的溫度比環(huán)境溫度高很多。為此，氣敏元件在結(jié)構(gòu)上要有加熱器，通常用電阻絲加熱。

　　氣敏電阻的材料

　　氣敏電阻是金屬氧化物，制作上通過化學(xué)計量比的偏離的雜質(zhì)缺陷制成的。金 屬氧化物半導(dǎo)體分為 N 型半導(dǎo)體（如 SnO2 ， Fe2O3 等）和 P 型半導(dǎo)體（如 CO O ， PbO ） 等。為了提高某種氣敏電阻對某些氣體成分的選擇性和靈敏度，合成這些材料時，還摻入 催化劑，如鈀 Pd，鉑 Pt 等。

　　氣敏電阻的分類

　　氣敏電阻根據(jù)加熱的方式可分為直熱式和旁熱式兩種。

　　直熱式加熱絲和測量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi)； 直熱式它消耗功率大， 穩(wěn)定性較差， 故應(yīng)用逐漸減少。

　　旁熱式以陶瓷管為基底，管內(nèi)穿加熱絲，管外側(cè)有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 旁熱式性能穩(wěn)定， 消耗功率小， 其結(jié)構(gòu)上往往加有封壓雙層的不銹鋼絲網(wǎng)防爆， 因此安全可靠， 其應(yīng)用面較廣。

　　以SnO2氣敏元件為例，它是由0.1--10um的晶體集合而成，這種晶體是作為N型半導(dǎo)體 而工作的。在正常情況下，是處于氧離子缺位的狀態(tài)。當(dāng)遇到離解能較小且易于失去電子的可燃性氣體分子時，電子從氣體分子向半導(dǎo)體遷移，半導(dǎo)體的載流子濃度 增加，因此電導(dǎo)率增加。而對于P型半導(dǎo)體來說，它的晶格是陽離子缺位狀態(tài)，當(dāng)遇到可燃性氣體時其電導(dǎo)率則減小。

　　SnO2在室溫下雖能吸附氣體，但其電導(dǎo)率變化不大。但當(dāng)溫度增加后，電導(dǎo)率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時需要加溫。 此外，在氣敏元件的材料中加入微量的鉛、鉑、金、銀等元素以及一些金屬鹽類催化劑可以獲得低溫時的靈敏度，也可增強(qiáng)對氣體種類的選擇性。