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1、AF30L/38L氣敏傳感器及其應(yīng)用-19-●新特器件應(yīng)用AF30L/38L氣敏傳感器及其應(yīng)用江蘇省理化測試中心馮乙引上海華東電腦股份有限公司馮伸GasSensitiveElementAF30L/38LandItsApplicationFengYiyinFengShen摘要:AF30L/38L氣敏傳感器是日本生產(chǎn)的產(chǎn)品,本文從工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、參數(shù)和使用方法對它作了較全面的介紹,最后給出了應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞:氣敏傳感器;AF30L;AF38L;分類號(hào):TP212.2;TP212.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):10
2、06-6977(1999)09-0019-03通常使用的氣敏傳感器根據(jù)檢測方式可以分為表1AF30L/38L基本規(guī)格參數(shù)好幾種類型,其中半導(dǎo)體氣敏傳感器由于具有優(yōu)良檢測氣體香煙的煙霧及刺激性氣味的靈敏度、響應(yīng)特性和穩(wěn)定性,且使用方便而得到廣工作溫度-10～55℃泛的應(yīng)用。貯存溫度-30～85℃1.氣敏傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)功耗300mW電路電壓DC或AC12VmaxAF30L/38L是一種利用了氣敏檢測部分的表峰電壓DC或AC5±012V面氧化還原反應(yīng)使傳感元件電阻值發(fā)生變化的半導(dǎo)體氣敏傳感器。在清凈的空氣中,由
3、于半導(dǎo)體氣敏2.特性傳感器檢測部分的表面吸附著氧氣,因此在結(jié)晶粒子之間形成了一個(gè)較高的勢壘,從而使它的電導(dǎo)率AF30L/38L探測器能敏感香煙的煙霧和刺激下降;然而在被測氣體環(huán)境中,由于被測氣體與附吸性氣體。AF30L對苯、氫、乙醇、二氧化硫、氨、醋酸的氧氣之間的氧化反應(yīng),導(dǎo)致傳感器檢測部分表面等氣體靈敏度依次減弱;AF38L探測器對乙醇、香吸附的氧氣減少,勢壘降低,致使元件電阻值變小,煙煙霧、苯、醋酸、甲醛、氫等氣體靈敏度依次減弱。而且電阻值隨著被測氣體的濃度增大而下降。半導(dǎo)體氣敏傳感器在使用時(shí)加熱器加熱傳感
4、元AF30L/38L的傳感器的結(jié)構(gòu)如下:它是在陶瓷件,這時(shí)傳感元件的特性在很大程度上受到加熱器基板上用厚膜印刷方法形成氣體檢測部分、電極、加加熱溫度的影響。由于這一原因,對半導(dǎo)體氣敏傳熱器和保護(hù)層等,然后通過燒結(jié)使它們固化在基板感器來說保持加熱電壓的恒定是至關(guān)重要的。上。由于氣敏檢測部分是通過催化反應(yīng)來檢測被測AF30L/38L加熱器的理想加熱電壓是5V,在實(shí)際氣體的,因此在使用時(shí)要將它加熱到300～400℃。應(yīng)用中,加熱電壓在5V±0.2V的范圍內(nèi)一般不會(huì)由于這一原因,在傳感器中設(shè)有加熱器,且傳感元件產(chǎn)生什么
5、問題。用白金等一類貴金屬絲懸掛在外殼中。圖1給出了另外,如果傳感元件的功耗超過額定值將導(dǎo)致它的等效電路。表1列出了它們的基本規(guī)格參數(shù)。元件的永久性損壞。對于AF30L/38L而言,必須使傳感元件的功耗不超過15mW,如果將輸入電壓記作Vc,傳感器的電阻值記作Rs,負(fù)載阻值記作RL的話,則傳感元件的功耗Ps可由下式求得;22Ps=(VCRS)/(Rs+RL)為防止過流,將一個(gè)500Ω左右的電阻串聯(lián)到圖1AF30L/38L的外形圖傳感器電路中就可以放心使用。傳感器輸出信號(hào)可?1995-2004TsinghuaTon
6、gfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.-20-《國外電子元器件》1999年第9期1999年9月定下來。這是由于斷電時(shí)傳感元件的表面吸附著水分和雜散氣體。隨著通電開始這些水分和雜散氣體逐漸脫離,進(jìn)而使得傳感元件的表面狀態(tài)趨于穩(wěn)定之故。通常情況下,這類傳感器的電阻值在通電開始的數(shù)分鐘后才能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。在電阻值不穩(wěn)定期(a)傳感器輸出方法(b)簡單的氣體檢測電路間,必須根據(jù)其用途的不同,對正在使用的設(shè)備采取圖2氣敏傳感器輸出方法防止誤動(dòng)作的保護(hù)性措施。以從同傳感元件相串
7、聯(lián)的電阻兩端取得,如圖2(a)作為保護(hù)電路的一個(gè)例子,將一個(gè)晶體管與負(fù)所示。載驅(qū)動(dòng)電路相串聯(lián),并用一個(gè)具有一定時(shí)間常數(shù)的半導(dǎo)體氣敏傳感器在待測氣體中的電阻值與環(huán)比較器電路來控制該晶體管接通,這樣,在上電后的境溫、濕度有關(guān)。一般情況下,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),一定時(shí)間內(nèi)就能使負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路處于不工作狀態(tài)。傳感器的電阻值較高;溫度高時(shí)電阻值低。而濕度如圖4所示。低時(shí)電阻值高;濕度高時(shí)電阻值低。由于這一原因,使驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷的時(shí)間t可以由下式求得:即使在相同濃度的待測氣體中,傳感器的阻值也有t=-RCln(1-V1/V0)所不
8、同,因此必須在電路中加以補(bǔ)償。式中,R為連接到比較器同相輸入端的電阻值;例如在圖2(b)電路中,當(dāng)溫度較低時(shí)傳感器的C為連接到比較器同相輸入端的電容值;V1為加到輸出電壓不足以達(dá)到比較器反相輸入端的電壓,導(dǎo)致比較器反相輸入端的電壓;V0為加到比較器同相輸檢測電路不工作。通常,要對傳感器阻值與環(huán)境溫度入端與電容間的電壓。的依賴關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償,從電路角度而言是相當(dāng)復(fù)雜當(dāng):R=1MΩ,C=22
