什么是半導(dǎo)體傳感器？

半導(dǎo)體傳感器(semiconductor transducer)是指利用半導(dǎo)體材料的各種物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制成的傳感器。所采用的半導(dǎo)體材料多數(shù)是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半導(dǎo)體傳感器種類繁多，它利用近百種物理效應(yīng)和材料的特性，具有類似于人眼、耳、鼻、舌、皮膚等多種感覺功能。

什么是半導(dǎo)體氣體傳感器？

半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器，是見的氣體傳感器，廣泛應(yīng)用于家庭和工廠的可燃?xì)怏w泄露檢測裝置，適用于甲烷、液化氣、氫氣等的檢測。

半導(dǎo)體氣體傳感器原理：

在一定的溫度條件下，被測氣體到達(dá)半導(dǎo)體敏感材料表面時(shí)將與其表面吸附的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并導(dǎo)致半導(dǎo)體敏感材料電阻發(fā)生變化，其電阻變化率與被測氣體濃度呈指數(shù)關(guān)系，通過測量電阻的變化即可測得氣體濃度。

單支半導(dǎo)體氣體傳感器通過選擇性催化、物理或化學(xué)分離等方式在已知環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的有限識(shí)別。大規(guī)模半導(dǎo)體氣體傳感器陣列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未知環(huán)境中氣體種類的精確識(shí)別。

半導(dǎo)體氣體傳感器分類

半導(dǎo)體顧名思義是電導(dǎo)率介于絕緣體與導(dǎo)體之間的物質(zhì)。

半導(dǎo)體氣體傳感器的敏感材料就這么一種物質(zhì)。

☆ 按照傳感器所使用的敏感材料的差異可分為：SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3等型；

☆ 按傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異可分為：管狀旁熱式、平面旁熱式、直熱式、常溫式以及MEMS式五類。

※ 當(dāng)加熱器與半導(dǎo)體材料為隔離狀態(tài)時(shí)，這一類結(jié)構(gòu)的傳感器就是旁熱式氣體傳感器，旁熱式又可分為管狀旁熱式(見圖a)和平面旁熱式(見圖b)兩種。

※ 當(dāng)加熱器與半導(dǎo)體材料直接接觸時(shí)，這一類結(jié)構(gòu)的傳感器即為直熱式氣體傳感器(見圖c)。

※ 不需要附加加熱器的傳感器就是自加熱式傳感器(見圖d)。

常見的氣體敏感材料分為表面控制型和體控制型。表面控制即電阻由晶粒表面和晶粒晶界控制，體控制即電阻由晶粒尺寸和載流子濃度控制。

用于氣體傳感器的半導(dǎo)體材料除具有半導(dǎo)體的屬性外還需要具備以下條件：

a、易獲得；

b、在較低溫度下對(duì)氧氣和目標(biāo)氣體有很好的吸附能力；

c、自身有良好催化特性；

d、機(jī)械結(jié)構(gòu)可調(diào)；

e、電性能可調(diào)；

f、燒結(jié)性能好；

g、氧氣和被測氣體在室溫或一定的溫度條件下，在其表面有很好的化學(xué)反應(yīng)能力并在該溫度下對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物有較好的脫附能力；

h、與其它輔助材料成型后有較好的相融性、化學(xué)穩(wěn)定性并有適合的微缺陷等，符合這種條件的常見材料有二氧化錫、氧化鎢、氧化銦、偏錫酸鋅等。

這里最重要的是概念與性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系：溫度-功耗、漂移；吸附及化學(xué)反應(yīng)-靈敏度、選擇性、漂移、線性、初始穩(wěn)定時(shí)間以及響應(yīng)時(shí)間；脫附-恢復(fù)時(shí)間。

半導(dǎo)體類傳感器應(yīng)用

半導(dǎo)體傳感器特點(diǎn)：

半導(dǎo)體傳感器優(yōu)點(diǎn)：性價(jià) 比高、設(shè)計(jì)及制造過程簡單。

半導(dǎo)體傳感器弱點(diǎn): 功耗大、漂移、線性差。

無論其優(yōu)點(diǎn)還是弱點(diǎn)均與上述對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)。如漂移：傳感器會(huì)吸附氧氣，當(dāng)氧氣濃度變化時(shí)(如雨天，氧濃度變小)，吸附量會(huì)變化，零點(diǎn)必會(huì)漂啊漂。

總之半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)首先是由其工作原理決定的，是先天的。后天的設(shè)計(jì)、制造可以改善，但不能消除。