目前，氣體傳感器的應(yīng)用日趨廣泛，在物聯(lián)網(wǎng)等泛在應(yīng)用的推動下，其技術(shù)發(fā)展方向開始向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展。其中工業(yè)領(lǐng)域就是氣體傳感器一個應(yīng)用領(lǐng)域，用以使人員和設(shè)備免受危險氣體導(dǎo)致的直接和間接威脅。無論是使用便攜式氣體報警器還是固定式氣體檢測儀，對于確保設(shè)備在其使用年限內(nèi)安全運轉(zhuǎn)有可能造成的巨大成本問題，用戶必然有著深切體會。而在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是電化學(xué)氣體傳感器。今天就給大家簡單介紹一下幾種電化學(xué)氣體傳感器的相關(guān)知識。

電化學(xué)式氣體傳感器

相當(dāng)一部分的可燃性的、有毒有害氣體，比如硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等，都有電化學(xué)活性，可以被電化學(xué)氧化或者還原。利用這些反應(yīng)，可以分辨氣體成份、檢測氣體濃度。電化學(xué)氣體傳感器正是基于這種原理。

以一氧化碳為例，當(dāng)一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴散到工作電極表面上時，在工作電極的催化作用下，一氧化碳氣體在工作電極上發(fā)生氧化。其化學(xué)反應(yīng)式為： CO+H2O→CO2+2H++2e-

在工作電極上發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的H+離子和電子，通過電解液轉(zhuǎn)移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發(fā)生還原反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為： 1/2O2+2H++2e-→H2O

因此，傳感器內(nèi)部就發(fā)生了氧化-還原的可逆反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為： 2CO+O2 →2CO2

這個氧化-還原的可逆反應(yīng)在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著，并在電極間產(chǎn)生電位差。 但是由于在兩個電極上發(fā)生的反應(yīng)都會使電極極化，這使得極間電位難以維持恒定，因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的范圍。

半導(dǎo)體式氣體傳感器

這是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件電阻值發(fā)生變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在物體表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解吸附在物體表面。當(dāng)半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。例如氧氣，等具有負離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體。如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有氫氣、一氧化碳等，它們被稱為還原性氣體。

當(dāng)氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，還原性氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時，將使半導(dǎo)體載流子減少，而使電阻增大。當(dāng)還原型氣體吸附到n型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時，則載流子增多，半導(dǎo)體阻值下降。

本文參考自煒盛科技

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电化学气体传感器的工作原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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