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MOS型气体传感器工作原理和测量方法

发表时间:2021-07-30 18:20【 阅读量:-

  MOS型气体传感器原理,在干净的空气中,二氧化锡中的施主电子被吸附在传感材料表面的氧气吸引,从而阻止电流流动。

MOS型气体传感器.gif

  在还原气体存在下,吸附的氧的表面密度随着它与还原气体反应而降低。然后电子被释放到二氧化锡中,使电流可以自由地流过传感器。电流将给出被测气体的等效读数。


  原则:


  在氧浓度为0%的最极端情况下,当金属氧化物传感器材料(通常是二氧化锡[SnO2-x])在400°C等高温下加热时,自由电子会流过传感器的连接部分(晶界)二氧化锡晶体。


  在干净的空气中(约21%O2),氧气会吸附在金属氧化物表面。由于其高电子亲和力,吸附的氧会吸引金属氧化物内部的自由电子,在晶界形成势垒(空气中的eVs)。


  这种势垒会阻止电子流动,从而在清洁空气中造成高传感器电阻。

MOS型气体传感器.jpg


  当传感器暴露在可燃气体或还原性气体(如一氧化碳)中时,这些气体与吸附的氧气在二氧化锡表面发生氧化反应。


  结果,二氧化锡表面吸附氧的密度降低,势垒高度降低。电子容易流过高度降低的势垒,传感器电阻降低。

MOS型气体传感器1.jpg

  可以通过测量MOS型气体传感器的电阻变化来检测空气中的气体浓度。气体与吸附在二氧化锡表面的氧气的化学反应根据传感材料的反应性和传感器的工作温度而变化。

MOS型气体传感器2.jpg

  MOS气体传感器:

MOS型气体传感器3.png

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