資料介紹
MQ系列氣體傳感器的敏感材料是活性很高的金屬氧化物半導(dǎo)體,最常用的如SnO2。金屬氧化物半導(dǎo)體在空氣中被加熱到一定溫度時(shí),氧原子被吸附在帶負(fù)電荷的半導(dǎo)體表面,半導(dǎo)體表面的電子會(huì)被轉(zhuǎn)移到吸附氧上,氧原子就變成了氧負(fù)離子,同時(shí)在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)正的空間電荷層,導(dǎo)致表面勢(shì)壘升高,從而阻礙電子流動(dòng)(見圖1)。在敏感材料內(nèi)部,自由電子必須穿過金屬氧化物半導(dǎo)體微晶粒的結(jié)合部位(晶界)才能形成電流 。由氧吸附產(chǎn)生的勢(shì)壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動(dòng),傳感器的電阻即緣于這種勢(shì)壘。在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時(shí),氧負(fù)離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低,勢(shì)壘隨之降低(圖2和圖3)。導(dǎo)致傳感器的阻值減小。在給定的工作條件下和適當(dāng)?shù)臍怏w濃度范圍內(nèi),傳感器的電阻值和還原性氣體濃度之間的關(guān)系可近似由下面方程表示:
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