氣敏電阻器(gassensiTIveresistor)——型號MQ,氣敏電阻器是一種對特殊氣體敏感的元件,它可以將被測氣體的濃度和成分信號轉變為相應的電信號,廣泛應用于各種可燃氣體、有害氣體及煙霧等方面的檢測及自動控制。它是可以把某種氣體的成分,濃度等參數轉換成電阻變化量,再轉換成電流,電壓信號的電阻,實際上可以說是氣敏傳感器。利用某些半導體吸收某種氣體后發生氧化還原反應制成,主要成分是金屬氧化物。
氣敏電阻原理及作用
金屬氧化物在常溫下是絕緣體,制成半導體后卻顯示氣敏特性,其機理是比較復雜的。但是,這種氣敏元件接觸氣體時,由于表面吸附氣體,致使它的電阻率發生明顯的變化卻是肯定的。這種對氣體的吸附可分為物理吸附和化學吸附。在常溫下主要是物理吸附,是氣體與氣敏材料表面上分子的吸附,它們之間沒有電子交換,不形成化學鍵。若氣敏電阻溫度升高,化學吸附增加,在某一溫度時達到最大值?;瘜W吸附是氣體與氣敏材料表面建立離子吸附,它們之間有電子的交換,存在化學鍵力。若氣敏電阻的溫度再升高,由于解吸作用,兩種吸附同時減小。例如,用氧化錫(SnO2)制成的氣敏電阻,在常溫下吸附某種氣體后,其電阻率變化不大,表明此時是物理吸附。若保持這種氣體濃度不變,該元件的電導率隨元件本身溫度的升高而增加,尤其在100~300℃范圍內電導率變化很大,表明此溫度范圍內化學吸附作用大。
氣敏元件工作時需要本身的溫度比環境溫度高很多。為此,氣敏元件在結構上要有加熱器,通常用電阻絲加熱,如圖3-1所示,(ZnO)材料氣敏元件輸出電壓與溫度的關系曲線如圖3-2示。
氣敏電阻電路符號
下圖為氣敏電阻在電路中的圖形符號,氣敏電阻傳感器的實物、符號
氣敏電阻傳感器種類很多,但外形和結構基本一樣,見表
氣敏電阻結構
氣敏電阻的結構示意圖見下圖。
從圖中能夠可以看出,氣敏器件主要由防爆網、管座、電極、封裝玻璃、加熱絲和氧化物等幾部分組成。
氣敏電阻參數
靈敏度-溫度特性
下圖是氣敏電阻的靈敏度-溫度特性。從曲線可以看出,在室溫下電導率變化不大,當溫度升高后,電導率就發生較大變化,因此氣敏電阻在使用時需要加溫。
阻值-氣體濃度特性
下圖是氣敏電阻阻值-氣體濃度特性曲線。從圖中可以看出,氣敏電阻對乙醚、乙醇、氫以及正乙烷等具有較高靈敏度。
加熱功率
加熱電壓與加熱電流的乘積。
工作電壓
工作條件下,氣敏電阻兩極間的電壓。
靈敏度
氣敏電阻在最佳工作條件下,接觸氣體后其電阻值隨氣體濃度變化的特性。如果采用電壓測量法,其值等于接觸某種氣體前后負載電阻上電壓降之比。
響應時間
在最佳工作條件下,接觸待測氣體后,負載電阻的電壓變化到規定值所需的時間。
恢復時間
在最佳工作條件下,脫離被測氣體后,負載電阻上電壓恢復到規定值所需要的時間。