传感与检测技术课件：ch13-化学传感器.ppt

传感与检测技术是现代科技领域中的重要组成部分，它涉及到各个行业，包括环保、安全、医疗、制造等。化学传感器作为传感技术的一种，是用于检测化学物质的成分、含量及其变化的设备，它通过将化学反应转化为电信号进行输出。本章节主要介绍了化学传感器的基本概念、特性、构成以及气敏传感器这一重要类型的详细知识。 化学传感器的特点在于其工作机理的复杂性，因为它需要在多种化学物质中实现选择性检测。近年来，随着信息技术的飞速发展，化学传感器的技术也在不断进步，现在能够实现高选择性、高灵敏度、快速响应和宽测量范围。这种技术的提升极大地扩展了我们对化学世界感知的能力。 化学传感器主要由两部分构成：化学敏感层和物理转换器。敏感层负责与目标分析物发生化学反应或相互作用，而转换器则将这种反应转换为电信号。根据信号转换技术，化学传感器可以分为电化学、光化学、质量化学和热化学四大类。 气敏传感器是化学传感器的一个重要分支，主要用于检测气体的类型、浓度和成分。在现代社会，对易燃、易爆、有毒、有害气体的检测需求日益增长，从工业环境扩展到日常生活。气敏传感器主要类型包括半导体（电阻型和非电阻型）、电化学式、热传导型和光化学型等。 半导体气敏传感器是最常见的一类，其工作原理基于气体在半导体表面的氧化还原反应。当气体分子吸附到半导体表面时，会引起半导体电阻值的变化。例如，N型半导体对氧化型气体的吸附会增加电阻，而P型半导体对还原型气体的吸附则会降低电阻。非电阻型半导体气敏传感器，如结型和MOSFET型，其工作机理则涉及到半导体的导电特性和电容-电压特性或阈值电压的变化。 为了实际应用，气敏传感器需具备高灵敏度、宽响应范围、良好的稳定性、低交叉灵敏度和易于维护等特性。此外，响应时间也是一个关键指标，通常半导体气敏传感器的响应时间不会超过1分钟。 化学传感器，尤其是气敏传感器，已经成为我们理解和控制化学环境不可或缺的工具。随着技术的不断进步，未来的化学传感器将会更加智能化，为保障环境安全、提高生活质量发挥更大的作用。