最近幾年，氣體傳感器的應用越來越廣泛，電子技術的發展，如物聯網，它的技術也逐漸向小型化、集成化、模塊化和智能化方向發展。在工業領域，氣體傳感器是一種可以保護人和設備不受有害氣體的直接或間接威脅的領域。不管是便攜式可燃氣體報警器，還是固定式氣體傳感器，都是為了保證裝置在使用壽命中的安全運行而帶來的巨額費用，使用者一定很清楚。其中，電化學氣體傳感器廣泛用于工業，農業。

電化學氣體換能器

硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等易燃性有毒有害氣體中，都具有電化學活性，能通過電化學方法氧化或還原。通過這些反應，可以分辨出氣體成分，檢測氣體的濃度。電化學氣體傳感器就是以此為基礎的。

就拿一氧化碳來說，一氧化碳是在工作電極上經過一個氣孔而進入工作電極表面時，由于工作電極的催化作用，一氧化碳在工作電極上發生了氧化。該反應過程為： CO+H2O→CO2+2H++2e-

工作電極上的 H+和電子被氧化后，被電解質轉移到與工作電極相距一定距離的電極上，使其與水中氧發生還原反應。它的化學反應是：1/2O2+2H++2e-→H2O

所以，在感測器中，可以進行一種可逆的氧化還原反應。它的反應是：2CO+O2 →2CO2

這種可逆的氧化-還原反應總是在工作和對兩個電極之間進行，并且在兩個電極之間形成電位差異。但由于兩個電極之間的反應都會導致電極極化，因此很難保持恒定的極間電勢，從而限制了一氧化碳濃度的可探測范圍。

半導體氣體換能器

這種方法是通過改變感光元件的電阻，使其在半導體表面上的氧化還原反應而得到的。當半導體裝置被加熱至穩定狀態后，在與半導體表面發生氣體接觸時，被吸收的分子會先在目標表面自由地擴散，然后失去動能，一部分被汽化，剩下的分子會通過熱分解吸附在目標表面。如果半導體的工作效率低于其所具有的吸附性，那么該材料上的電子就會被吸附到具有電荷層的半導體上。比如，像氧這樣的有可能會吸收負離子的氣體叫做氧化氣體。當半導體的能量比所吸收的能量大時，它就會將電子發射到器件上，形成正的離子。氫氣、一氧化碳等是一種被稱作“還原氣”的氣體。

在 n型半導體上吸附了氧化氣體，而在 P型半導體上則會被還原氣體所吸收，從而減小了半導體的載流子，增加了電阻。在 n型半導體上吸附了還原型氣體，而在 p型半導體上吸附了氧化氣體，使載流子增加，半導體電阻降低。




審核編輯：劉清