半导体气体传感器在可燃气体检测中的应用

一款满足新国标要求的可燃气体探测器，离不开核心元器件——气体传感器。

构成气体传感器的材料可分为半导体和非半导体两大类，其中半导体气体传感器是实际应用得最广泛的一类传感器。自1962年金属氧化物半导体气体传感器问世以来，就以测量精准、维护简单、应用灵活、可靠性高等优点，深受传感器市场欢迎。

关于半导体型气体传感器

金属氧化物半导体在空气中被加热到一定温度时，氧原子被吸附在带负电荷的半导体表面，半导体表面的电子会被转移到吸附氧上，氧原子就变成了氧负离子，同时在半导体表面形成一个正的空间电荷层，导致表面势垒升高，从而阻碍电子流动（见图1）。

在敏感材料内部，自由电子必须穿过金属氧化物半导体微晶粒的结合部位（晶界）才能形成电流。由氧吸附产生的势垒同样存在于晶界而阻碍电子的自由流动，传感器的电阻即缘于这种势垒。在工作条件下当传感器遇到还原性气体时，氧负离子因与还原性气体发生氧化还原反应而导致其表面浓度降低，势垒随之降低(见图2），导致传感器的阻值减小。

随着厚膜印刷、MEMS等工艺的推广，半导体气体传感器完成了微型化、智能化的迭代升级。工程师们逐渐研发出了在微型陶瓷基片的两面分别制作加热器和气敏层的平面半导体气体传感器，缩小了体积、降低了功耗；后来又衍生出利用MEMS工艺的Si基微热板和半导体材料组成的MEMS气体传感器，结构更加坚固、功耗更低，也更便于集成。