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，是最常見(jiàn)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(cè)裝置，適用于甲烷、液化氣、氫氣等的檢測(cè)。

外文名

semiconductor gas sensor

定義

利用半導(dǎo)體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器

主要分類(lèi)

對(duì)于半導(dǎo)體氣體傳感器，按照半導(dǎo)體與氣體的相互作用是在其表面還是在其內(nèi)部，可分為表面控制型和體控制型兩種；按照半導(dǎo)體變化的物理性質(zhì)，又可分為電阻型和非電阻型兩種。電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體接觸氣體時(shí)其阻值的改變來(lái)檢測(cè)氣體的成分或濃度；而非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器則是根據(jù)對(duì)氣體的吸附和反應(yīng)，使半導(dǎo)體的某些特性發(fā)生變化對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接檢測(cè)。

工作原理

半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件組織發(fā)生變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí)，被吸附的分子首先在物體表面自由擴(kuò)散，失去運(yùn)動(dòng)能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解吸附在物體表面。當(dāng)半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負(fù)離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。例如氧氣，等具有負(fù)離子吸附傾向的氣體被稱(chēng)為氧化型氣體。如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有氫氣、一氧化碳等，它們被稱(chēng)為還原性氣體。當(dāng)氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，還原性氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時(shí)，將使半導(dǎo)體載流子減少，而使電阻增大。當(dāng)還原型氣體吸附到n型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時(shí)，則載流子增多，半導(dǎo)體阻值下降。非電阻型氣體傳感器也是半導(dǎo)體氣體傳感器之一。它是利用mos二極管的電容-電壓特性的變化以及mos場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓變化等特性而制成的氣體傳感器。由于這類(lèi)傳感器的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定價(jià)格便宜。利用特定材料還可以使傳感器對(duì)某些氣體特別敏感。