各色特性的氣體傳感類型，技術(shù)優(yōu)勢各有千秋

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）傳感器作為感知周圍環(huán)境的重要媒介，一直在諸多領(lǐng)域扮演著重要角色。和我們生活息息相關(guān)的氣體傳感，一直是傳感器行業(yè)重要的細(xì)分領(lǐng)域，隨著新材料，MEMS技術(shù)與電子電路技術(shù)的進(jìn)步，氣體傳感也不斷變化著。與此同時，不斷發(fā)展的法規(guī)與安全標(biāo)準(zhǔn)對氣體檢測也提出了更嚴(yán)格的要求。

目前，按照技術(shù)原理氣體傳感器可劃分為半導(dǎo)體氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器等多種類型。在氣體傳感器應(yīng)用中，以半導(dǎo)體、電化學(xué)、光學(xué)技術(shù)流派為主。

半導(dǎo)體氣體傳感的廣泛測量

半導(dǎo)體氣體傳感和利用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測類似，是利用半導(dǎo)體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器，是最常見的氣體傳感方式，幾乎占據(jù)了氣體傳感的半壁江山。

電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器和其他電阻型傳感一樣，都是利用半導(dǎo)體接觸氣體時其阻值的改變來檢測氣體的成分或濃度。不過并不是所有半導(dǎo)體氣體傳感都是電阻型，非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體元件對氣體的吸附和反應(yīng)，使半導(dǎo)體的某些特性發(fā)生變化對氣體進(jìn)行直接或間接檢測。

一般來說，電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器通常靈敏度較高，而且體積小，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間都很快，加之該傳感器類型已經(jīng)發(fā)展得很成熟成本控制得很低，所以市面上這一類型的氣體傳感很主流。

非電阻式的主要有結(jié)型、MOSFET型、電容型這幾種，其特點是對氣體元素具有很強(qiáng)的選擇性，如Pd對氫有選擇性，這意味著這種類型的傳感器對某一氣體的檢測極具針對性。非電阻式的氣體傳感多用在這種需要強(qiáng)選擇性的應(yīng)用上，同時它也易于使用和集成。

電化學(xué)氣體傳感功能趨于多樣

電化學(xué)氣體傳感器通過催化被測氣體，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生電流，所以天然的它的功耗就要比其他傳感低。當(dāng)然，它的普及要歸因于良好的線性和不錯的分辨率。線性的優(yōu)勢讓其完成低濃度監(jiān)測以及后續(xù)的校正都提供了便利，能夠很好地實現(xiàn)定量檢測。

在實際應(yīng)用中電化學(xué)氣體傳感展現(xiàn)出的良好的敏感性與選擇性，在多氣體監(jiān)測中起到了至關(guān)重要的作用。同樣，此前電化學(xué)其他傳感也產(chǎn)生了一些常為人詬病的問題，如較短的使用壽命以及對其他氣體的交叉敏感問題。

不過隨著傳感元件技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題現(xiàn)在已經(jīng)解決得不錯了。對目標(biāo)氣體進(jìn)行針對性檢測已經(jīng)降低了很多交叉敏感困擾，當(dāng)然必須承認(rèn)的是，相較于其他氣體傳感類型，電化學(xué)氣體傳感在交叉敏感問題上仍然更差。

在現(xiàn)在集成化的趨勢下，更多硬件功能更多的算法被嵌入到傳感器中，多氣體監(jiān)測應(yīng)用起來更合適。

復(fù)雜但高精光學(xué)氣體傳感

光學(xué)技術(shù)，自然也是氣體傳感中不可少的流派。利用光的吸收、散射、穿透特性，氣體濃度被轉(zhuǎn)化為光學(xué)信號從而直觀地顯示出來。光學(xué)氣體傳感，響應(yīng)速度快、靈敏度高、精度也很高，但是相應(yīng)地，不論哪種光學(xué)原理的傳感，技術(shù)難度會偏高，價格也更貴，從市場份額來說也相對上面二者更低一些。

目前，主流的光學(xué)氣體傳感有紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型、光纖化學(xué)材料型。以紅外為例，當(dāng)氣體被相同頻率的紅外線照射時，會發(fā)生紅外線吸收，從而引起紅外光強(qiáng)度的變化，通過測量紅外強(qiáng)度的變化就能測量氣體濃度。

這種傳感，能夠有效地分辨氣體種類，抗干擾能力很強(qiáng)，能夠很準(zhǔn)確地測定氣體的濃度。現(xiàn)在光學(xué)類氣體傳感發(fā)展得很快，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，其成本會逐步下探，高精度的優(yōu)勢也會在更多應(yīng)用中被利用起來。

小結(jié)

對于不同的應(yīng)用場景，根據(jù)不同類型傳感特性選擇合適的氣體傳感才能更好地實現(xiàn)檢測。此外從整個氣體傳感行業(yè)的發(fā)展來看，微型化和低功耗是很明朗的行業(yè)發(fā)展趨勢，如何盡可能將更多的功能集成進(jìn)傳感中也是做出差異化的關(guān)鍵點。