半導體氣體感測器

半導體氣體感測器是利用半導體氣敏元件作為敏感元件的氣體感測器，是最常見的氣體感測器，廣泛套用於家庭和工廠的可燃氣體泄露檢測裝置，適用於甲烷、液化氣、氫氣等的檢測。

半導體氣體感測器的分類

對於半導體氣體感測器，按照半導體與氣體的相互作用是在其表面還是在其內部，可分為表面控制型和體控制型兩種；按照半導體變化的物理性質，又可分為電阻型和非電阻型兩種。電阻型半導體氣體感測器是利用半導體接觸氣體時其阻值的改變來檢測氣體的成分或濃度；而非電阻型半導體氣體感測器則是根據對氣體的吸附和反應，使半導體的某些特性發生變化對氣體進行直接或間接檢測。

半導體氣體感測器的原理

半導體氣體感測器是利用氣體在半導體表面的氧化還原反應導致敏感元件電阻值發生變化而製成的。當半導體器件被加熱到穩定狀態，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在物體表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發掉，另一部分殘留分子產生熱分解吸附在物體表面。當半導體的功函式小於吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負離子吸附，半導體表面呈現電荷層。 　例如氧氣，等具有負離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體。如果半導體的功函式大於吸附分子的離解能，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，它們被稱為還原性氣體。 　當氧化型氣體吸附到n型半導體，還原性氣體吸附到p型半導體上時，將使半導體載流子減少，而使電阻增大。當還原型氣體吸附到n型半導體上，氧化型氣體吸附到p型半導體上時，則載流子增多，半導體阻值下降。 　非電阻型氣體感測器也是半導體氣體感測器之一。它是利用mos二極體的電容-電壓特性的變化以及mos場效應電晶體的閾值電壓變化等特性而製成的氣體感測器。由於這類感測器的製造工藝成熟，便於器件集成化，因而其性能穩定價格便宜。利用特定材料還可以使感測器對某些氣體特別敏感。