传感器知识知多少—热线型半导体式(CH)
“热线型半导体式传感器”,懂行的人也不乏对“热线型”感到生僻的,因为这款传感器是COSMOS独有的核心技术,在市面上并不多见。接下来小C给大家讲讲其中的道道。
传感器的构造
热线型半导体式传感器是一种能早期发现低浓度可燃性气体及毒性气体的泄漏的高感度传感器,可有效预防气体爆炸及中毒事故的发生,因此广泛应用在各产业领域中。
其核心部件是传感元件,它是一颗在Pt丝线圈线上涂敷金属氧化物半导体 (SnO2)烧制而成的烧结体。
PT丝线圈是个啥?
Pt丝线圈线是保持金属氧化物半导体处于高温(200-500°)状态,且起到加热器的作用,同时还起到监督检测电极·半导体电力传导变化的作用。

图1:热线型半导体切面图
检测原理
图2可以看出丝线圈的电阻(Rh)和半导体的电阻(Rs)从电力原理上形成了一个并列回路。

当大气中发生气体泄漏时,半导体部分吸收气体,半导体的阻值(Rs)减少,合成电阻(R)也随即减少。如图3所示合成电阻发生变化,可以利用桥型电路的电压变化检测出气体浓度。同时,桥型电路的电压可控制传感器的运转温度。

金属氧化物半导体(SnO2),在普通高温烧结状态下、产生负离子空穴(自由电子)、呈现N型半导体性状。在空气中,氧气会吸附SnO2内部自由电子,在SnO2表面形成负离子吸附状态。此时,在其附近的表面会形成自由电子的欠缺层, SnO2即形成高电阻状态。
另一方面,空气中存在氢气或者甲烷时, SnO2表面会发生氧化反应,吸附的氧气随之被消耗,同时被氧气吸附的电子也随即被释放,自由电子增加,电子欠缺层消失, SnO2转为低电阻状态。


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