,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 半导体传感器,第九章 半导体传感器,1,半导体传感器,气敏传感器,湿敏传感器,色敏传感器,半导体传感器气敏传感器,2,气敏传感器,用途：,主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制,气敏元件是以化学物质的成分为检测参数的化学敏感元件。,材料：,气敏电阻的材料是金属氧化物半导体（分P型如氧化锡和N型如氧化钴），合成材料有时还渗入了催化剂,如钯（Pd）、铂（Pt）、银（Ag）等。,气敏传感器用途：主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的,3,气敏传感器工作原理,敏感材料的功函数吸附分子的离解能-,吸附分子向材料释放电子（正离子吸附、还原型气体），敏感材料的载流子增加-,，如、,为提高气体灵敏度，一般需加热以加快氧化还原反应（到200450）,同时加热还能使附着在测控部分上的油雾、尘埃烧掉。,气敏传感器工作原理敏感材料的功函数N,B,，则e,AB,(T)0,反之亦然。故：电子浓度高的材料电位高。,温差电势：同一种金属导体，由于二头的温度不同，电子从高温段向低温段扩散，高温处带正电。,A,与,T,0,、,T有关，,汤姆逊系数，表示导体两端单位温度差时产生的电势。,若T,T,0,，则e,AB,(T)0，反之亦然。,A,B,T,T,0,热电偶传感器热电偶工作原理ABTT0,16,热电偶传感器,接触电势与温差电势的性质,回路总电势,讨论：热电偶的材料相同时，E,AB,(T,T,0,)=0,热电偶的两个节点所处的温度相同时，E,AB,(T,T,0,)=0,所以形成热电势的两个必要条件：,两种导体的材料不同节点所处的温度不同,热电偶传感器接触电势与温差电势的性质,17,热电偶传感器,热电偶基本定律,均质导体定律：热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。,中间导体定律：在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响，即热电偶接过渡（中间）导体（传感器引出）时，总回路电势不变。（测量引线）,中间温度定律：在热电偶测温回路中，t,c,为热电极上某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t,0,时的热电势e,AB,(t,t,0,)等于热电偶AB在接点温度t、t,c,和 t,c,、t0时的热电势（温度补偿）,常用热电偶,铂铹铂热电偶，特点：精度高，1300C,镍铬镍硅热电偶，特点：线性好，-501300C，价格低,镍铬铐铜热电偶，特点：灵敏度高，常温测量，-50500C，价格低,钨铼10钨铼20热电偶，特点：精度高，测高温、2000C，成本高,热电偶传感器热电偶基本定律,18,热电偶传感器,热电偶的温度补偿,标准测量时，T=0C，但实际应用时较难实现。常用方法为电位补偿法。补偿电路置于变化的温度环境（t,n,）中，调整R使E(t,n,，t,o,)=U,A,，一般t0=0C,R,t,为正温度系数电阻。,当t,n,U,A,以补偿U(t,t,n,)的下降,V+,R,R,1,Rt,tn,U,A,T:测量温度,E(t,t,0,),C,C,B,A,热电偶传感器热电偶的温度补偿V+RR1RttnUAT:测量温,19,热电阻传感器,原理：导体的,随温度T变化。,特点：灵敏度低，精度高，宜用于常温和低温测量。,对导体材料的要求：理化性能稳定，随T的变化大，线性好。常用：铂、铜。,热电阻传感器原理：导体的随温度T变化。,20,半导体热敏电阻传感器,特点：灵敏度高，A系数是金属的10100倍；响应速度快；非线性大；互换性、稳定性差,分类：负温度系数；正温度系数（常用于温度补偿电路中）,半导体热敏电阻传感器特点：灵敏度高，A系数是金属的1010,21,集成温度传感器,（半导体PN结电压随温度变化）,集成温度传感器（半导体PN结电压随温度变化）,22,