传感器原理及应用_

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1、1会计学传感器原理及应用传感器原理及应用_气敏传感器：通过气-电转换来检测气体类别、浓度和成分的传感器。 按构成气敏传感器材料可分为：半导体和非半导体两大类。目前半导体气敏传感器实际使用最多。半导体气敏传感器:利用待测气体与半导体表面接触时产生的电导率等物理性质变化来检测气体。9.1 气敏传感器半导体气敏传感器分类:按半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部可分为：表面控制型和体控制型。表面控制型：半导体表面吸附气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变。体控制型：半导体与气体的反应，半导体内部组成发生变化，导致电导率等参量

2、变化。半导体气敏传感器分类:按照半导体变化的物理特性又可分为：电阻型和非电阻型。9.1 气敏传感器电阻型：通过半导体敏感材料接触气体时阻值变化来检测气体的成分或浓度。非电阻型：通过半导体气敏元件的其它参数变化来检测被测气体，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化。9.1 气敏传感器电阻型半导体气敏传感器利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。1、工作机理（1）氧化型气体：半导体的功

3、函数小于吸附分子的亲和力时，吸附分子从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。氧气等具有负离子吸附倾向的气体称为氧化型或电子接收性气体。（2）还原型气体：半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和醇类，称为还原型气体或电子供给性气体。9.1 气敏传感器当氧化型气体吸附到N型、还原型气体吸附到P型半导体上时，半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型、氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。1、工作机理 N型半导体吸附气体时器件阻值变化 半导体气敏时间(响应

4、时间)一般不超过1min。N型材料有SnO2、ZnO、TiO等，P型材料有MoO2、CrO3等。气体浓度发生变化，阻值也变化。据此，可从阻值的变化得知吸附气体的种类和浓度。（1）烧结型气敏器件氧化物半导体材料为基体，铂电极和加热丝埋入材料中，用加热、加压的制陶工艺烧结成形。因此，被称为半导体陶瓷， 简称半导瓷。半导瓷内的晶粒直径为1m左右，晶粒的大小对电阻有一定影响，但对气体检测灵敏度则无很大的影响。9.1 气敏传感器气敏器件有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。2、基本结构烧结型器件制作方法简单，器件寿命长；但由于烧结不充分，器件机械强度不高，电极材料较贵重，电性能一致性较差，因此应用受到一定限制

5、。（2）薄膜型气敏器件采用蒸发或溅射工艺，在石英基片上形成厚度约100nm氧化物半导体薄膜，制作方法简单。半导体薄膜的气敏特性最好，但半导体薄膜为物理性附着，器件间性能差异较大。9.1 气敏传感器2、基本结构这种元件机械强度高，离散度小，适合批量生产。（3）厚膜型气敏器件氧化物半导体材料与硅凝胶混合制成可印刷的厚膜胶，厚膜胶再印刷到装有电极的绝缘基片上，经烧结制成的。9.1 气敏传感器电阻型半导体气敏器件全部附有加热器。加热器作用：烧掉附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等，加速气体的吸附，从而提高器件的灵敏度和响应速度。加热器的温度一般控制在200400左右。2、基本结构加热方式一般有直热式和旁

6、热式两种，因而形成了直热式和旁热式气敏器件。（1）直热式气敏器件加热丝、测量丝直接埋入氧化物半导体材料粉末中烧结而成。工作时加热丝通电，测量丝用于测量器件阻值。这类器件制造工艺简单、成本低、功耗小，可在高电压回路下使用，但热容量小，易受环境气流的影响，测量回路和加热回路间没有隔离而相互影响。（2）旁热式气敏器件加热丝放置在一个陶瓷管内，管外涂梳状金电极作测量极，在金电极外涂上氧化物半导体材料。9.1 气敏传感器2、基本结构旁热式结构的气敏传感器克服了直热式结构的缺点，使测量极和加热极分离，而且加热丝不与气敏材料接触，避免了测量回路和加热回路的相互影响，器件热容量大，降低了环境温度对器件加热温度

7、的影响。气敏传感器暴露在各种成分的气体中使用，会使其性能变差。原因： 工作条件恶劣，检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等； 气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面。要求气敏器件：长期稳定工作，重复性好，响应速度快，共存物质产生的影响小等。9.1 气敏传感器3、特性参数（2）气敏器件的灵敏度灵敏度：表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。即气体敏感元件的电参量（电阻值）与被测气体浓度之间的依从关系。三种 表示方法：（1）气敏器件的电阻值 固有电阻值：电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值Ra。一般固有电阻值在103105范围。（2）气敏器件的灵敏度 电阻比灵敏度

8、气敏器件在洁净空气中电阻值Ra，在规定浓度的被测气体中电阻值Rg，则电阻比灵敏度为9.1 气敏传感器3、特性参数 输出电压比灵敏度气敏器件在洁净空气中工作时负载电阻上的电压输出Va；在规定浓度被测气体中工作时负载电阻的电压输出Vg，则输出电压比灵敏度为气体分离度为 气体分离度气敏器件在浓度为C1的被测气体中电阻值RC1，在浓度为C2的被测气体中电阻值R2，通常C1C2。gaRRK21CCRRgaVVVK（3）气敏器件的分辨率分辨率：气敏器件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气体的抑制能力。9.1 气敏传感器3、特性参数（4）气敏器件的响应时间表征在工作温度下气敏器件对被测气体的响应速度。一般从

9、气敏器件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的63时为止，所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号tr表示。 气敏器件在洁净空气中工作和在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻上的输出电压Va和Vg；在i种气体浓度为规定值中工作时负载电阻上的输出电压Vgi。agiaggigVVVVVVS（5）气敏器件的加热电阻和加热功率 气敏器件一般工作在200以上高温。加热电阻RH：为气敏器件提供必要工作温度的加热电路的电阻（指加热器的电阻值）。直热式的加热电阻值一般小于5；旁热式的加热电阻大于20。加热功率P：气敏器件正常工作所需的加热电路功

10、率。一般在（0.52.0）W范围 。9.1 气敏传感器3、特性参数（6）气敏器件的恢复时间恢复时间：表示在工作温度下，被测气体由该元件上解吸的速度。一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时，直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的63时所需时间。纳米结构气敏器件 （7）初期稳定时间 长期在非工作状态下存放的气敏器件，因表面吸附空气中的水分或者其他气体，导致其表面状态的变化，在加上电负荷后，随着元件温度的升高，发生解吸现象。因此，使气敏器件恢复正常工作状态，需要一定的时间，称为气敏器件的初期稳定时间。9.1 气敏传感器3、特性参数一般电阻型气敏元件，在刚通电的瞬间电阻值下降，然后再上升，最后达到稳定。由开

11、始通电直到气敏器件阻值到达稳定所需时间，称为初期稳定时间。初期稳定时间是敏感元件存放时间和环境状态的函数。存放时间越长，初期稳定时间也越长。在一般条件下，气敏元件存放两周以后，初期稳定时间即可达最大值。 9.1 气敏传感器4、基本电路非电阻型气敏器件也是半导体气敏传感器之一。利用MOS二极管的电容电压特性的变化以及MOS场效应晶体管（MOSFET）的阈值电压的变化等物性而制成的。这类器件的制造工艺成熟，便于器件集成化，性能稳定且价格便宜。利用特定材料还可使器件对某些气体特别敏感。9.1 气敏传感器1、MOS二极管气敏器件 MOS二极管气敏器件结构：在P型半导体硅片上生成一层厚度为50100nm

12、的SiO2层，上面再蒸镀一层钯金属薄膜作为栅电极。9.1 气敏传感器1、MOS二极管气敏器件 MOS二极管CU特性：SiO2层电容Ca固定不变，而Si和SiO2界面电容Cs是外加电压的函数，因此总电容C也是栅偏压的函数。函数关系称为该类MOS二极管的CU特性。钯（Pd）对H2特别敏感，当钯吸附了H2以后，会使钯的功函数降低，导致MOS管的CU特性向负偏压方向平移。根据这一特性可测定H2的浓度。9.1 气敏传感器2、MOS场效应晶体管气敏器件 UT的大小与金属和半导体之间的功函数有关。当H2吸附在Pd栅极上时会引起Pd的功函数降低。Pd-MOSFET气敏器件就利用这一特性来检测H2浓度。MOSF

13、ET的伏安特性：当钯栅极（G）、源极（S）之间加正向偏压UGS，且UGSUT（阈值电压）时，栅极氧化层下面的硅从P型变为N型，形成导电通道，即为N型沟道。MOSFET进入工作状态。在源漏极之间加电压UDS，则有电流IDS流通。IDS随UDS和UGS的大小变化规律即MOSFET的伏安特性。当UGSUT时，MOSFET的沟道未形成，无漏源电流。The Nobel Prize in Physics 2011 Saul Perlmutter Brian P. Schmidt Adam G. Riess 1/2 of the prize 1/4 of the prize 1/4 of the prize

14、“The Nobel Prize in Physics for 2011 with one half to Saul Perlmutter with the Supernova Cosmology Project in the United States and the other half jointly to Brian P. Schmidt with the High-z Supernova Search Team in Australia and Adam G. Riess from the United States for the discovery of the accelera

15、ting expansion of the Universe through observations of distant supernovae。”湿度：指大气中的水蒸气含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度：指在一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量，单位为g/m3，用符号AH表示。相对湿度：指气体绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度之比，用符号%RH表示。相对湿度给出大气的潮湿程度，一个无量纲的量，在实际使用中多使用这一概念。9.2 湿敏传感器湿敏传感器：感受外界湿度变化，并通过材料物理或化学性质变化将湿度转化成相应信号的器件。依据使用材料分类

16、：电解质型：以氯化锂为例，极易潮解，并产生离子导电，随湿度升高而电阻减小。陶瓷型：金属氧化物多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性。高分子型：有机高分子感湿膜。单晶半导体型：二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感器件等。湿度量程：湿敏传感器工作性能的一项重要指标，指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范围。全湿度范围用相对湿度(0100)RH表示。9.2 湿敏传感器1、湿度量程正特性湿敏电阻：湿敏传感器的电阻值随湿度的增加而增大。负特性湿敏电阻：湿敏传感器的阻值随着湿度的增加而减小。湿敏传感器的感湿特征量有电阻、电容等，通常用电阻比较多。阻湿特性：在规定的工作湿度范围内，湿敏传感器的电阻值随环境湿度

17、变化的关系特性曲线。2、感湿特征量相对湿度特性湿敏电容湿敏电阻感湿灵敏度即湿度系数：在某一相对湿度范围内，相对湿度改变1RH时，湿敏传感器电参量的变化值或百分率。9.2 湿敏传感器3、感湿灵敏度环境温度每变化1时，所引起的湿敏传感器的湿度误差，称为感湿温度系数，反映湿敏传感器温度特性的一个比较直观、实用的特性参数。4、感湿温度系数各种不同的湿敏传感器，对灵敏度的要求各不相同。低湿型或高湿型传感器的量程较窄，要求灵敏度要很高。全湿型传感器，灵敏度的大小要适当，并非越大越好。否则，电阻值的动态范围很宽，给配制二次仪表带来不利。在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿敏传感器的电参量达到稳态变化量的规

18、定比例所需要的时间。一般规定从起始到终止63或90的相对湿度变化所需要的时间作为响应时间，也称时间常数；反映湿敏传感器相对湿度发生变化时反应速度的快慢。响应时间又分为吸湿响应时间和脱湿响应时间。大多数传感器的脱湿响应时间大于吸湿响应时间，一般以脱湿响应时间作为湿敏传感器的响应时间。9.2 湿敏传感器5、响应时间测量湿度时，湿敏传感器所加测试电压不能为直流电压，需用交流电压。因为加直流电压引起感湿体内水分子的电解，致使电导率随时间的增加而下降。传感器电阻与外加交流电压之间存在一定关系。电压大时，产生的焦耳热对传感器的阻湿特性影响大，因而电压一般小于10V。6、电压特性湿敏传感器的阻值与外加测试电

19、压的频率有关。在高湿时频率对阻值的影响很小；当低湿高频时，随着频率的增加，阻值下降。湿敏传感器的使用频率上限一般由实验确定。直流电压会引起水分子的电解，因此测试电压频率也不能太低。9.2 湿敏传感器7、频率特性电阻频率特性20 5V11% RH33% RH100% RHLg f / Hz0123456578475% RHLg R /这种湿敏传感器，在各种湿度下，当测试频率大于103Hz时，阻值随电压频率明显变化，故该传感器使用频率的上限为103Hz。（1）基本结构氯化锂湿敏电阻，一种典型的电解质型湿敏器件；利用吸湿性盐类潮解、离子导电率发生变化而制成的，由引线、基片、感湿层与电极组成。9.2

20、湿敏传感器（2）工作原理氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体，在氯化锂（LiCl）溶液中，Li和Cl以正负离子形式存在，Li对水分子的吸引力强，离子水合程度高，离子导电能力与浓度成正比。若环境相对湿度高，溶液吸收水分，浓度降低，电阻率增高；环境相对湿度低，溶液浓度升高，电阻率下降，实现对湿度的测量。引线金电极感湿层基片工艺：两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷。材料：ZnO-LiO2-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系、Fe3O4等。负特性湿敏半导体陶瓷：电阻率随湿度增加而下降。正特性湿敏半导体陶瓷：电阻率随湿度增加而增大。9.2 湿敏传感器（1）

21、负特性湿敏半导瓷的导电机理水分子中氢原子具有很强的正电场，水在半导瓷表面吸附时可俘获电子，使半导瓷表面带负电。1、制作工艺与材料2、湿敏半导瓷的导电机理型半导体：水分子吸附使表面电势下降，吸引更多的空穴到达表面，表面层的电阻下降。1：ZnO-LiO2-V2O5系2：Si-Na2O-V2O5系3：TiO2-MgO-Cr2O3系9.2 湿敏传感器（1）负特性湿敏半导瓷的导电机理型半导瓷：水分子吸附使表面电势下降，不仅使表面层的电子耗尽，同时吸引更多的空穴达到表面层，可使到达表面层的空穴浓度大于电子浓度，出现表面反型层，这些空穴称为反型载流子。2、湿敏半导瓷的导电机理1：ZnO-LiO2-V2O5系

22、2：Si-Na2O-V2O5系3：TiO2-MgO-Cr2O3系反型载流子（空穴）在表面迁移而表现出电导特性，使N型半导瓷材料的表面电阻下降。 因此，不论是型还是型半导瓷，电阻率都随湿度增加而下降。9.2 湿敏传感器（2）正特性湿敏半导瓷的导电机理正特性湿敏半导瓷材料的结构、电子能量状态与负特性的不同。当水分子吸附半导瓷表面使电势变负时，导致表面层电子浓度下降，但不足以使空穴浓度增加到出现反型程度，仍以电子导电为主。电子浓度下降，表面电阻加大。2、湿敏半导瓷的导电机理因晶体内部存在低阻支路，正特性半导瓷电阻值升高没有负特性的阻值下降那么明显。Fe3O4半导瓷正湿敏特性 因此，这类半导瓷材料的表

23、面电阻随湿度的增加而加大。（1）MgCr2O4-TiO2湿敏器件MgCr2O4为型半导体，电阻率低，阻值温度特性好。氧化镁复合氧化物二氧化钛湿敏材料，制成多孔陶瓷型“湿电”转换器件，为负特性半导瓷，感湿体是一个多晶多相的混合物。在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的两面涂覆有多孔金电极。金电极与引出线烧结在一起。电极引线一般采用铂铱合金。9.2 湿敏传感器为了减少测量误差，在陶瓷片外设置由镍铬丝制成的加热线圈，以便对器件加热清洗，排除恶劣气氛对器件的污染。整个器件安在陶瓷基片上。（2）ZnO-Cr2O3湿敏器件多孔金电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面上，并焊上铂引线，敏感元件装入有网眼过滤的方形塑料盒

24、中用树脂固定。 ZnO-Cr2O3湿敏传感器可连续稳定地测量湿度，无须加热除污装置，功耗低于0.5，体积小，成本低，常用测湿传感器。9.2 湿敏传感器氯化锂湿敏电阻半导体色敏器件相当于两只结构不同的光电二极管的组合，浅结的PN结；深结的PN结，又称光电双结二极管。 9.3 色敏传感器半导体色敏器件9.3 色敏传感器光在半导体中传播时的衰减是由于价带电子吸收光子而从价带跃迁到导带的结果，这种吸收光子的过程称为本征吸收。本征吸收系数：半导体的本征吸收系数随入射光波长不同而变化。在红外部分吸收系数小，紫外部分吸收系数大。因此，波长短的光子衰减快，穿透深度较浅；而波长长的光子则能进入硅的较深区域。1、

25、本征吸收0.2 0.4 0.6 0.81.2 1.4 1.6 1.8102101101102330 K77 K1061051041031021011波 长 / m穿 透 深 度 (1 / ) /m吸 收 系 数 / cm 1103SiG eG aAs0.2 0.4 0.6 0.81.2 1.4 1.6 1.8102101101102330 K77 K1061051041031021011波 长 / m穿 透 深 度 (1 / ) /m吸 收 系 数 / cm 1103SiGeGaAs吸收系数随波长的变化 光电器件还常用量子效率来表征光生电子流与入射光子流的比值大小。9.3 色敏传感器半导体色敏

26、器件正是利用了这一特性。2、量子效率0.40.60.81.0 / m00.20.40.60.8量 子 效 率xj 2 mxj 1 mxj 0.5 mxj表示结深量子效率随波长的变化量子效率：单位时间内每入射一个光子所引起的流动电子数。半导体P区在不同结深时量子效率随波长不同而变化。浅的PN结有较好的蓝紫光灵敏度，深的PN结则有利于红外灵敏度的提高。9.3 色敏传感器这一特性可用于颜色识别即测量入射光的波长。两只结深不同的光电二极管组合，就构成了可测定波长的半导体色敏传感器。当有入射光照射时，P、N、P三个区域及其间的势垒区中都吸收光子，但效果不同。紫外光部分吸收系数大，经过很短距离已基本吸收完

27、。浅结的这只光电二极管对紫外光灵敏度高。红外光部分吸收系数较小，这类波长的光子则主要在深结区被吸收。深结的那只光电二极管对红外光灵敏度较高。在半导体中不同的区域对不同的波长分别具有不同的灵敏度。光谱特性：色敏器件所能检测的波长范围。 9.3 色敏传感器短路电流比波长特性：色敏器件对波长的识别能力，确定被测波长的基本特性。1、光谱特性020406080100VD1VD20.40.5 0.60.7 0.80.91.0 1.1 / m相对响应 / (%)2、短路电流比波长特性0.4 0.5 0.600.7 0.8 0.9 1.0 1.1 / m20406080100(a)00.11101000.4

28、0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 / m(b)相对响应 / (%)1n(ISD2 / ISD1)半导体色敏器件是测定两只光电二极管短路电流之比，而这两只光电二极管做在同一块材料上，具有相同的温度系数。这种内部补偿作用使半导体色敏器件的短路电流比对温度不十分敏感，通常可不考虑温度的影响。 9.3 色敏传感器3、温度特性半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优点，从而应用广泛。主要用于工业上的天然气、煤气，石油化工等部门的易燃、易爆、有毒等有害气体的监测、预报和自动控制。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流

29、，推动其工作而发出报警信号。 220VBZ 氖管家用可燃性气体报警器电路气敏传感器蜂鸣器BR按用途分类：气体泄露报警、自动控制、自动测试等几种类型。9.4 半导体传感器应用9.4 半导体传感器应用湿度的检测方法可分为四类：毛发湿度计法干湿球湿度计法露点计法阻容式湿度计法9.4 半导体传感器应用干湿球湿度计与露点计的时效小，可用于高精度测量，但体积大，响应速度慢，无电信号，不能用于遥测及湿度自动控制。阻容式湿度传感器体积小，响应速度快，湿度便于转换为电信号，但稳定性差，不耐SO2的腐蚀。9.4 半导体传感器应用检测光波长（颜色）处理电路，由色敏半导体传感器、两路对数放大器电路及运算放大器构成。识

30、别色彩必须获得两只光电二极管的短路电流比。故采用对数放大器电路，在电流较小时，二极管两端加上的电压和流过电流之间存在近似对数关系，运算放大器A3输出电压为9.4 半导体传感器应用12121)1(SDSDSDSDoIInCInInICU电路输出电压正比于短路电流比ISD2/ISD1的对数。经A/D变换、处理后即可判断出与电平相对应的波长即颜色。9.4 半导体传感器应用作 业第二版教材168页： 练习题：9-1，9-3，9-4第三版教材165页： 练习题：9-1，9-3，9-4谢谢合作！气敏传感器：通过气-电转换来检测气体类别、浓度和成分的传感器。 按构成气敏传感器材料可分为：半导体和非半导体两大

31、类。目前半导体气敏传感器实际使用最多。半导体气敏传感器:利用待测气体与半导体表面接触时产生的电导率等物理性质变化来检测气体。9.1 气敏传感器半导体气敏传感器分类:按半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部可分为：表面控制型和体控制型。表面控制型：半导体表面吸附气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变。体控制型：半导体与气体的反应，半导体内部组成发生变化，导致电导率等参量变化。半导体气敏传感器分类:按照半导体变化的物理特性又可分为：电阻型和非电阻型。9.1 气敏传感器电阻型：通过半导体敏感材料接触气体时阻值变化来检测气体的

32、成分或浓度。非电阻型：通过半导体气敏元件的其它参数变化来检测被测气体，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化。9.1 气敏传感器当氧化型气体吸附到N型、还原型气体吸附到P型半导体上时，半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N型、氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。1、工作机理 N型半导体吸附气体时器件阻值变化 半导体气敏时间(响应时间)一般不超过1min。N型材料有SnO2、ZnO、TiO等，P型材料有MoO2、CrO3等。气体浓度发生变化，阻值也变化。据此，可从阻值的变化得知吸附气体的种类和浓度。（2）薄膜型气敏器件采用蒸发或溅射工艺，在石英

33、基片上形成厚度约100nm氧化物半导体薄膜，制作方法简单。半导体薄膜的气敏特性最好，但半导体薄膜为物理性附着，器件间性能差异较大。9.1 气敏传感器2、基本结构这种元件机械强度高，离散度小，适合批量生产。（3）厚膜型气敏器件氧化物半导体材料与硅凝胶混合制成可印刷的厚膜胶，厚膜胶再印刷到装有电极的绝缘基片上，经烧结制成的。（5）气敏器件的加热电阻和加热功率 气敏器件一般工作在200以上高温。加热电阻RH：为气敏器件提供必要工作温度的加热电路的电阻（指加热器的电阻值）。直热式的加热电阻值一般小于5；旁热式的加热电阻大于20。加热功率P：气敏器件正常工作所需的加热电路功率。一般在（0.52.0）W范围 。9.1 气敏传感器3、特性参数（6）气敏器件的恢复时间恢复时间：表示在工作温度下，被测气体由该元件上解吸的速度。一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时，直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的63时所需时间。纳米结构气敏器件 9.1 气敏传感器1、MOS二极管气敏器件 MOS二极管CU特性：SiO2层电容Ca固定不变，而Si和SiO2界面电容Cs是外加电压的函数，因此总电容C也是栅偏压的函数。函数关系称为该类MOS二极管的CU特性。钯（Pd）对H2特别敏感，当钯吸附了H2以后，会使钯的功函数降低，导致MOS管的CU特性向负偏压方向平移。根据这一特性可测定H2的浓度。