气敏电阻器(gassensiTIveresistor)——型号MQ,气敏电阻器是一种对特殊气体敏感的元件,它可以将被测气体的浓度和成分信号转变为相应的电信号,广泛应用于各种可燃气体、有害气体及烟雾等方面的检测及自动控制。它是可以把某种气体的成分,浓度等参数转换成电阻变化量,再转换成电流,电压信号的电阻,实际上可以说是气敏传感器。利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成,主要成分是金属氧化物。
气敏电阻原理及作用
金属氧化物在常温下是绝缘体,制成半导体后却显示气敏特性,其机理是比较复杂的。但是,这种气敏元件接触气体时,由于表面吸附气体,致使它的电阻率发生明显的变化却是肯定的。这种对气体的吸附可分为物理吸附和化学吸附。在常温下主要是物理吸附,是气体与气敏材料表面上分子的吸附,它们之间没有电子交换,不形成化学键。若气敏电阻温度升高,化学吸附增加,在某一温度时达到最大值。化学吸附是气体与气敏材料表面建立离子吸附,它们之间有电子的交换,存在化学键力。若气敏电阻的温度再升高,由于解吸作用,两种吸附同时减小。例如,用氧化锡(SnO2)制成的气敏电阻,在常温下吸附某种气体后,其电阻率变化不大,表明此时是物理吸附。若保持这种气体浓度不变,该元件的电导率随元件本身温度的升高而增加,尤其在100~300℃范围内电导率变化很大,表明此温度范围内化学吸附作用大。
气敏元件工作时需要本身的温度比环境温度高很多。为此,气敏元件在结构上要有加热器,通常用电阻丝加热,如图3-1所示,(ZnO)材料气敏元件输出电压与温度的关系曲线如图3-2示。
气敏电阻电路符号
下图为气敏电阻在电路中的图形符号,气敏电阻传感器的实物、符号
气敏电阻传感器种类很多,但外形和结构基本一样,见表
气敏电阻结构
气敏电阻的结构示意图见下图。
从图中能够可以看出,气敏器件主要由防爆网、管座、电极、封装玻璃、加热丝和氧化物等几部分组成。
气敏电阻参数
灵敏度-温度特性
下图是气敏电阻的灵敏度-温度特性。从曲线可以看出,在室温下电导率变化不大,当温度升高后,电导率就发生较大变化,因此气敏电阻在使用时需要加温。
阻值-气体浓度特性
下图是气敏电阻阻值-气体浓度特性曲线。从图中可以看出,气敏电阻对乙醚、乙醇、氢以及正乙烷等具有较高灵敏度。
加热功率
加热电压与加热电流的乘积。
工作电压
工作条件下,气敏电阻两极间的电压。
灵敏度
气敏电阻在最佳工作条件下,接触气体后其电阻值随气体浓度变化的特性。如果采用电压测量法,其值等于接触某种气体前后负载电阻上电压降之比。
响应时间
在最佳工作条件下,接触待测气体后,负载电阻的电压变化到规定值所需的时间。
恢复时间
在最佳工作条件下,脱离被测气体后,负载电阻上电压恢复到规定值所需要的时间。