El principio de funcionamiento y la aplicación del sensor de gas semiconductor.

El principio de funcionamiento y la aplicación del sensor de gas semiconductor.

Los sensores de gas ocupan una posición importante en la monitorización ambiental.

En la actualidad, existen muchos métodos y métodos para el monitoreo de sensores de gas, incluidos: método electroquímico, cromatografía de gases, método de conducción de calor, método de absorción infrarroja, método de combustión por contacto, método de detección de sensores de gas semiconductores, método de fibra óptica, etc. Sin embargo, desde el punto de vista del rango de aplicación, la popularidad y la practicabilidad de los materiales, la aplicación de sensores de gas semiconductores ocupa sin duda la mitad de los sensores de gas.

1. ¿Qué es un sensor de gas semiconductor?

Para entender en detalle qué es un sensor semiconductor, primero debemos saber qué es un semiconductor.

Un semiconductor se refiere a materiales con conductividad entre conductores y aislantes a temperatura ambiente. Los semiconductores se utilizan en circuitos integrados, electrónica de consumo, sistemas de comunicación, generación de energía fotovoltaica, aplicaciones de iluminación, conversión de energía de alta potencia y otros campos. Por ejemplo, un diodo es un dispositivo hecho de semiconductores. Tanto desde la perspectiva tecnológica como del desarrollo económico, la importancia de los semiconductores es enorme.

En segundo lugar, la clasificación de los sensores semiconductores

Los sensores semiconductores incluyen sensores de gas no resistivos y sensores de gas resistivos.

1. Los sensores de gas no resistivos utilizan principalmente algunos efectos físicos y características del dispositivo para detectar gases, como las características de voltaje-amperio de los diodos Schottky y el cambio de voltaje umbral de los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico.

2. El sensor de gas resistivo utiliza su cambio de resistencia para detectar la concentración de gas. Este tipo de sensor ofrece ventajas como alta sensibilidad, fácil manejo, tamaño compacto, bajo coste, tiempos de respuesta y recuperación cortos, etc. La mayoría de los sensores de gas semiconductores comunes en el mercado son sensores de gas resistivos.

3. El principio de funcionamiento del sensor de gas semiconductor

En el vacío (cuando no hay interferencia externa), hay muchos electrones dentro del material semiconductor que pueden conducir electricidad. Después de que el semiconductor está en contacto con el aire, el oxígeno se adsorbe y el oxígeno se captura y se fija. Para esos electrones en semiconductores, tomemos como ejemplo el monitoreo del metano: en este estado, si el semiconductor entra en contacto con un gas como el metano, el metano reaccionará con el oxígeno y esos electrones capturados por el oxígeno recuperarán su libertad y regresarán al semiconductor. , Mejora su conductividad eléctrica. Este proceso es un proceso en el que se intercambian electrones entre el oxígeno y los semiconductores. Cuando los electrones son fijados por el oxígeno, la resistencia del semiconductor aumenta; cuando el metano reacciona con el oxígeno, cuando los electrones regresan al semiconductor, la resistencia del semiconductor disminuye. El cambio de resistencia está relacionado con la concentración de metano, y el contenido de metano correspondiente se puede conocer midiendo el cambio de resistencia del semiconductor.

Cuatro. ¿Qué materiales son adecuados para los sensores de gas semiconductores?

1. Las materias primas son fáciles de obtener;

2. Posee buena capacidad de adsorción de oxígeno y gas objetivo a baja temperatura, y ambos tienen buena capacidad de reacción química, reaccionando a esta temperatura. El producto posee buena capacidad de desorción.

3. Después de formarse con otros materiales auxiliares, tiene buena compatibilidad, estabilidad química y conductividad eléctrica de microdefectos adecuada.

Los materiales comunes que cumplen esta condición son el dióxido de estaño, el óxido de tungsteno, el óxido de indio, el metastannato de zinc, etc.

En quinto lugar, las perspectivas futuras de los sensores de gas semiconductores

Entre las numerosas categorías de sensores de gas, los sensores semiconductores son muy prometedores. Esto se debe a su principio de funcionamiento y proceso de detección extremadamente sencillos, es decir, la información del gas se puede convertir en una señal eléctrica en un solo paso; además, la estabilidad del portador de detección y su bajo costo. Estas características no solo abren un camino claro para su evolución, sino que también facilitan su implementación a gran escala en el futuro.

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