本文介绍气敏电阻式传感器的工作原理、结构分类和应用，具体内容如下：
气敏电阻式传感器
3.3.1 气敏电阻式传感器的工作原理3.3.2 气敏电阻式传感器的结构和分类1.按结构分2.按加热方式分 3.3.3 气敏电阻式传感器的应用与检测1.简易家用气体报警器2.酒精检测报警器3.汽车用氧传感器气体与人们的生产/生活息息相关，常见的气体有氧气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氟利昂、煤气瓦斯、天燃气、液化石油气等，其中有一些气体是易燃易爆的，对这些危险性高的气体需要进行检测和控制。气敏电阻式传感器就是用于检测气体成分与浓度，并且把这些信号转换为电信号的传感器。人们可以利用传感器的信号获得气体在环境中存在的信息，从而达到监控或报警的目的。
3.3.1 气敏电阻式传感器的工作原理
气敏电阻式传感器是利用气体在半导体表面发生氧化还原反应导致敏感元件电阻值变化的原理制成的。气敏电阻式传感器工作时半导体被加热到稳定状态，气体接触到半导体就会被吸附，被吸附的气体分子首先在半导体表面扩散，失去了运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分分子固定在吸附处，与半导体发生氧化还原反应。根据气体与半导体反应的特性，将气体分为两大类，一类为氧化性气体，一类为还原性气体。
当气敏电阻式传感器遇到氧化型气体（电子接受型气体）时，被测气体与半导体接触，被吸附分子（气体）从半导体中夺得电子而形成负离子吸附。半导体由于失去电子，导电能力降低，因此电阻值会增大。常见的氧化型气体是O2。
当气敏电阻式传感器遇到还原型气体（电子供给型气体）时，被测气体与半导体接触，被吸附分子（气体）将向半导体中释放出电子而形成正离子吸附。半导体由于得到电子，导电能力增强，因此电阻值会减小。常见的还原型气体有H2、CO、酒精等。
为了提高气体与半导体反应的灵敏度，一般需加热半导体以加快被测气体的化学吸附氧化还原反应（一般温度为200～450℃），同时加热还能使附着在传感器表面的油雾、尘埃烧掉，起到清洁的作用。
3.3.2 气敏电阻式传感器的结构和分类
气敏电阻式传感器一般由敏感元件、加热器和外壳组成。
1.按结构分
气敏电阻式传感器按结构可分为烧结型、薄膜型和厚膜型，如图3-20所示，图（a）烧结型是以氧化物半导体材料为基体，将电极和加热器埋入金属氧化物中，加热加压成型，再用低温制陶工艺烧结制成，又称为半导体陶瓷，制作方法简单，寿命长，但是误差较大；图（b）薄膜型是用蒸发和溅射方法在绝缘基片上形成氧化物薄膜，具有灵敏度高和反应速度快的特点；图（c）厚膜型是将气敏材料和硅凝胶制成厚膜胶，然后将厚膜胶用丝网印刷到装有铂电极的基片上，烧制后制成，具有适合批量生产的特点。
2.按加热方式分
气敏电阻式传感器按加热方式可分为直热型和旁热型。直热型气敏电阻式传感器如图3-21 所示，这种传感器结构简单、成本低，但易受环境气流影响，稳定性差。
旁热型气敏电阻式传感器如图3-22 所示，管芯结构的测量电路与加热器分离，避免相互干扰，这种传感器的可靠性和使用寿命比直热型高。
3.3.3 气敏电阻式传感器的应用与检测
1.简易家用气体报警器
如图3-23 所示为一种比较简单的家用气体报警器的电路，该电路采用的是直热型气敏电阻式传感器TGS109。当所测环境的可燃性气体浓度增大时，气敏电阻式传感器接触到可燃性气体，传感器电阻会减小，导致流经测试回路的电流增大，达到蜂鸣器的报警电流，驱动蜂鸣器BZ报警。
2.酒精检测报警器
酒精用途广泛，医疗上用于消毒，生活中可以制作成酒。近年来，酒后驾驶引起的交通事故层出不穷，因此控制酒后驾驶势在必行。如果在车上安装一个酒精检测报警器，就可以警告驾驶员不能酒后驾驶，同时可以控制汽车不能启动，保证驾驶员的安全。
如图3-24所示为酒精检测报警器的内部电路，其中三端稳压器7805为酒精检测报警器提供稳定的5V电压。当酒精检测报警器接触到酒精后，A、B两点间的电阻减小，电流增大，B点的电位升高，使高速集成电子开关TWH8778达到闭合电压值，TWH8778闭合后，音乐芯片IC3得电工作，经C6输入到IC4放大后，由扬声器Y发出响亮的报警声，并驱动LED闪光报警，同时继电器K动作，其常闭触点断开，切断汽车发动机的点火电路，强制发动机熄火。
3.汽车用氧传感器
如图3-25 所示为汽车用氧传感器的结构原理图，汽车用氧传感器是气敏电阻式传感器在汽车上的应用。由于氧气是氧化性气体，因此当汽车上的氧传感器检测到汽车尾气中的氧气浓度较高时，氧传感器的电阻值将增大，此信号可以反映汽车可燃混合气空燃比的状态，可以判断此时是浓混合气还是稀混合气，将此信号输入到汽车发动机电脑ECU，ECU经过判断和计算可控制发动机ECU输出适合此时发动机工作的信号，起到降低燃油消耗和降低排放的作用。
以上内容为气敏电阻式传感器的工作原理、结构分类和应用，希望对大家有用。
