Механизм газовой чувствительности резистивных полупроводниковых газовых сенсоров

Чувствительности резистивных полупроводниковых газовых сенсоров, график

  В данных сенсорах используется эффект изменения электропроводности полупроводникового материала происходящий при осаждении на поверхности молекул регистрируемых газов. Применение полупроводникового оксида олова и ряда других оксидов в виде газо- чувствительного материала позволяет обеспечить чувствительность к широкому спектру горючих и химически активных газов находящихся в воздушной среде и газовых смесях. Процесс адсорбция газов на поверхности газо- чувствительного материала зависит от температуры и происходит в диапазоне 100-500 градусов, причем для каждого газа существует довольно узкий диапазон температур, в котором чувствительность материала к конкретному газу максимальна. Для повышения чувствительности полупроводниковый материал (окись металла) изготовляют в виде тонко- дисперсного слоя, в котором основное влияние на электропроводность оказывают области контакта между зернами полупроводника.
  Механизм изменения электропроводности газо- чувствительного материала, исходя из современных научных представлений описывается следующим образом. Так при адсорбции газов окислителей (O2, O3, F2, Cl2, NO2 и др.) на поверхности полупроводникового материала происходит обеднение зоны проводимости электронами, что приводит к росту энергетического барьера в области контакта частиц и увеличению сопротивления этой части газо- чувствительного материала. При адсорбции же газов восстановителей (Н2, СО, СхНy и др.) количество электронов на поверхности области контакта растет и соответственно сопротивление газо- чувствительного материала уменьшается.
Для повышения селективности к разным газам в состав газо- чувствительного материала добавляют металлы катализаторы, такие как Pt, Pd и т.д..Эффект изменения электропроводности, положенный в основу работы сенсоров SG21XX , позволяет использовать их не только в среде атмосферного воздуха, но и в среде инертных газов, которые применяются в различных технологических процессах. Сенсоры SG21XX применяются также в газовых средах находящихся как при пониженном (до вакуума), так и при высоком давлениях (сотен атмосфер).