氣體感測器在環境監測中佔有重要地位。

目前，氣體感測器監測氣體的方法和手段有非常多種，包括：電化學法

、氣相

色譜法

、導熱法、紅外吸收法、接觸燃燒法、半導體氣體感測器檢測法、光纖法

等

。

不過

從材料的應

用範圍、普及程度以及實用性來看，半導體氣體感測器的應用無疑是佔據了氣體感測器的半壁江山。

一、什麼是半導體氣體感測器？

想要具體瞭解什麼是半導體感測器，首先我們應當知道什麼是半導體。

半導體指常溫下導電效能介於導體與絕緣體之間的材料。半導體在積體電路、消費電子、通訊系統、光伏發電、照明應用、大功率電源轉換等領域應用。如二極體就是採用半導體制作的器件。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。

二、半導體感測器的分類

半導體感測器包括非電阻式氣體感測器和電阻式氣體感測器

。

1、

非電阻式

氣體感測器

主要是利用一些物理效應與器件特性來檢測氣體

，

如肖特基

二極體

的伏安特性和金氧半導體場效電晶體閥值電壓變化等特性

。

2、

電阻式

氣體感測器

是利用其阻值變化來檢測氣體濃度

。

此類感測器具有靈敏度高、操作方便、體積小、成本低廉、響應時間和恢復時間短等優點

，

市面上常見的

半導體氣體感測器

大都為電阻式氣體感測器

。

三、半導體氣體感測器的工作原理

在真空中

（

沒有外界干擾時

）

，半導體材料內部有很多電子可以導電，在半導體在接觸空氣後會吸附氧，氧會捕獲並固定那些半導體內的電子，

我們以監測甲烷為例

：在此狀態下如果半導體接觸到象甲烷這樣的氣體，甲烷就會把氧氣反應掉，那些被氧捕

獲得電子

就重獲自由，回到半導體內，改善其導電效能。這個過程是電子在氧和半導體之間

交換

的過程，電子被氧固定時，半導體電阻變大；甲烷反應掉氧，電子回到半導體中時，半導體電阻就小。電阻變化就和甲烷

濃度

相關聯，

透過

測

得

半導體電阻變化就可以知道對應的甲烷的多少。

四、什麼材料適合用於半導體氣體感測器？

1、原料

易獲得；

2、

在較低溫度下對氧氣和目標氣體有很好的吸附能力，二者有很好的化學反應能力

，

並在該溫度下對反應產物有較好的脫附能力；

3、與其他

輔助材料成型後有較好的

相容性

、化學穩定性、並有適合的微缺陷電導率等。

符合這種條件的常見材料二氧化錫、氧化鎢、氧化銦、偏錫酸鋅等。

五、

半導體氣體感測器的未來

前景

在眾多的氣體感測器門類中，半導體感測器

是非常具有

發展前景的氣體感測器。原因就在於其工作原理、感測過程極其簡單，即氣體資訊只需一個

步驟

就可以變為電訊號；

其次便是

感測載體穩定；

再者造價較為便宜

。

以上特點

不僅為其進化提供了清楚的路徑和空間，也為未來的大規模佈設提供了經濟上的可行性。

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