人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在氣敏效應(yīng)。用這些金屬氧化物制成的氣敏薄膜是一種阻抗器件,氣體分子和敏感膜之間能交換離子,發(fā)生還原反應(yīng),引起敏感膜電阻的變化。作為傳感器還要求這種反應(yīng)必須是可逆的,即為了消除氣體分子還必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器有助于氧化反應(yīng)進(jìn)程。
按質(zhì)量計算,在SnO2中加入3~5%的ThO2,5%的Sm2.在600℃的H2氣氛中燒結(jié),制成厚膜器件,工作溫度為400℃。則可作為CO檢測器件。上圖右圖是燒結(jié)溫度為600℃時氣敏器件的特性??煽闯?,工作溫度在170~200℃范圍內(nèi),對H2的靈敏度曲線呈拋物線,而對CO改變工作溫度則影響不大,因此,利用器件這一特性可以檢測H2。而燒結(jié)溫度為400℃制成的器件,工作溫度為200℃時,對H2、CO的靈敏度曲線形狀都近似呈直線,但對CO的靈敏度要高得多,可以制成對CO敏感的氣體傳感器。
非電阻型也是一類較為常見的半導(dǎo)體氣敏器件,這類器件使用方便,無需設(shè)置工作溫度,易于集成化,得到了廣泛應(yīng)用。主要有結(jié)型和MOSFET型兩種。 結(jié)型氣敏傳感器件又稱氣敏二極管,這類氣敏器件是利用氣體改變二極管的整流特性來工作的。其結(jié)構(gòu)如下圖左圖所示。它的原理是:貴金屬Pd對氫氣具有選擇性,它與半導(dǎo)體接觸形成接觸勢壘。當(dāng)二極管加正向偏壓時,從半導(dǎo)體流向金屬的電子將增加,因此正向是導(dǎo)通的。