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气敏元件与煤气报警器(图)

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发表于 2015-9-25 17:45:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
    众所周知,对于某些危害健康,引起窒息、中毒或容易燃烧的气体,应注意其含量什么时候达到危险程度,有的时候并不一定要求测出其含量的具体数值。这种情况下,我们需要一种元件,它可以及时提供报警,以便及早采取措施,于是半导体气敏元件就在这种需求下应运而生,并且它的成本低廉。
    一般来说,半导体气敏元件对气体的选择性比较差,并不适合精确地测定气体成分,这种元件一般只能够检查某种气体的存在与否,却不一定能够精确分辨是哪一种气体。尽管如此,这类元件在环境保护和安全监督中仍然有极其重要的作用。为了说明其用途,以下代表性地列举若干半导体气敏元件。
    氧化锌元件是比较常用的一种气敏元件。根据所用的催化剂的不同,可以推测环境空气中大体含有哪些气体。比如N型半导体氧化锌与少量的三氧化二铬混合后,如有催化剂铂存在时,其元件的阻值与环境气体中的乙烷、丙烷、异丁烷的含量有关,含量越高,阻值越? H绻汛呋粱怀深伲蚨郧狻⒁谎趸肌⒓淄楹苊舾小R簿褪钦庑┢宓暮吭礁撸柚翟叫  H绻庵衷淖柚挡槐悖虮砻骺掌烤弧?
    气体浓度与元件阻值的关系可画图表示,若将元件在纯净空气中的阻值用R0表示,在有上述气体环境中的阻值用Rg表示,以气体的浓度为横坐标,阻值的比Rg/R0为纵坐标,则其坐标如图1所示。
    图1:阻值比与气体浓度关系
    我们也可以使用三氧化二铁为主要的元件。这类材质也是N型半导体材料,它又分为两种,分别为α-三氧化二铁和γ-三氧化二铁。前者用来监测液化石油气,后者用来监测乙烷、丙烷、丁烷、氢气和以甲烷为主的天然气。后者还可以检测乙醇气体。
    这类材质构成的元件也是气体含上述杂质越高,阻值越? H艚迮ǘ茸魑嶙辏柚滴葑辏商匦郧撸蛉缤?。
    图2:阻值与气体浓度关系
    在实践中也使用氧化锡-氧化钍气敏元件。在氧化锡中加入少量的氧化钍可制成对一氧化碳特别敏感的元件,这种元件在200摄氏度左右时对一氧化碳最灵敏。它的一个特点是它对一氧化碳的灵敏度几乎不受其他气体的影响。也就是说,对一氧化碳有独到的选择性。但是使用的时候,必须将元件加热,而且必须维持到200摄氏度。其他的气敏元件通常也要加热,但是并不像这种元件那样严格。另外一个有趣的现象,就是遇到一氧化碳就会使输出震荡电路震荡起来,气体的浓度越高,震荡频率越低,几乎成反比。其振幅随着浓度的增大而增大。
    另外,五氧化二钒元件在加入少量的银之后对于一氧化氮很灵敏,而对其他的气体几乎没有反应。同时,这种元件也需要加热,温度需要维持在300摄氏度。
    以上我们介绍的气敏元件在实际的生产和生活中都发挥了很大的用途,而且随着新材料、新技术的出现,气敏元件必然更加精确,相信在不远的将来,会有性能更加优异的半导体气敏元件产生并运用到实际中。
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