氣敏陶瓷是一種對(duì)氣體敏感的陶瓷材料,陶瓷氣敏(mǐn)元件(或稱陶瓷氣敏傳感器)具有靈敏度高、性能穩定、結構簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低廉、使用方便等優點。
氣(qì)敏陶瓷接觸被測氣體後,其電阻將發生(shēng)變化,電阻變化量越大,其靈敏(mǐn)度就越高,可(kě)檢測的氣體濃(nóng)度的下限就越低。氣敏半導體陶瓷元(yuán)件具(jù)有選擇性,在眾多的氣體中,隻對某一種氣體表現出很高的靈敏度,而對其他(tā)氣體的靈敏度甚低或者不靈敏。環境條件如(rú)環境溫度與濕度等會嚴重影(yǐng)響氣敏元件的性能,因此,要(yào)求氣敏元件的性能隨環境條件的(de)變化越小越(yuè)好。氣敏元件的響應時間和恢複時(shí)間越(yuè)少越好,這樣接觸被測氣體時能立即給出信(xìn)號,脫離氣體時又能立(lì)即複原。氣敏元件的加熱電壓和電流越小,功耗越小,這樣有利於小型(xíng)化,使用(yòng)方便(biàn)。
係氣敏陶瓷是最常用的氣敏半導(dǎo)體陶瓷,是以為基材,加(jiā)入催化劑、黏結劑等。係氣敏元件(jiàn)靈敏度高,出現最高靈敏(mǐn)度的溫(wēn)度較低,約在℃;適於對低濃度氣(qì)體的檢測;物理(lǐ)化學穩定性好,成(chéng)本低。已廣泛應用於家用石油液化氣的漏氣報警、生產用探測(cè)報警器和自動(dòng)排風扇等(děng)。已進入實用的係氣敏元件(jiàn)對於可感性氣體,例如、、甲烷、丙烷、乙醇、酮或芳香族氣體等,具(jù)有同樣程度(dù)的靈敏度,因而氣敏元件對不同氣體的選擇性就較差。
係氣敏半導(dǎo)體陶瓷最突出的優點是氣體選擇性強,一般加入適量的貴金屬催化劑來提高陶瓷元件的(de)靈敏度。氣敏元件對異丁烷(wán)、丙烷、乙烷等碳氫化合物有較高靈敏度,碳氫化合物(wù)中碳元素(sù)數目越大,靈敏度越高。摻的氧化鋅氣(qì)敏陶瓷元(yuán)件對靈敏度較(jiào)高,對碳氫(qīng)化(huà)合物靈敏度較(jiào)差(chà)。摻的氧化鋅氣敏陶瓷元件對乙醇、苯和煤氣較靈敏。加入可使(shǐ)氧化鋅氣敏陶瓷元件達到初始穩定狀態所需的時間和恢複時間(jiān)縮短,提高可靠性和長時間穩定性。氧化鋅氣敏陶瓷元(yuán)件的結構與二氧化錫的不同,可以把(bǎ)它(tā)做成雙(shuāng)層,將半導體元(yuán)件與催(cuī)化物分離,這樣可以更換催化劑來提高元件(jiàn)的氣體選擇性,其缺點(diǎn)是元件的使用工作溫度較高。
α-和γ-均被發現具有氣敏特性。從熱穩定性來看α-較優,但從靈敏度而言則比(bǐ)γ-差。係氣(qì)敏陶瓷最大的特點是不用貴金屬做催化劑也能得(dé)到較高的催化性,高溫下熱(rè)穩定性好(hǎo)。γ-對丙烷氣體較靈敏,但對甲烷就不靈敏。α-對甲烷乃至異丁烷都非常靈敏,用做家庭可燃氣體報警器非常合適,因它對水蒸(zhēng)汽和乙醇等不(bú)靈敏,故不會(huì)因水蒸汽及酒精的存在而誤報。