工作原理

Figaro提供多种气体传感器产品，用于检测各种气体，从丙烷等爆炸性气体、一氧化碳等有毒气体到挥发性有机化合物（VOCs）的空气质量传感器，这些都是导致病院综合症的原因。Figaro的每种技术都能满足不同的应用需求。

MOS型催化型电化学型电化学型

摘要

步骤1

在干净的空气中，二氧化锡中的施主电子被吸引到吸附在传感材料表面的氧气上，阻止电流流动。

步骤2

在存在还原性气体的情况下，吸附氧的表面密度随着与还原性气体的反应而降低。然后电子被释放到二氧化锡中，使电流自由流过传感器。

工作原理

当半导体粒子（通常是二氧化锡）在空气中高温加热时，氧通过捕获自由电子吸附在粒子表面。由此形成的耗尽层在很大程度上取决于所用半导体粒子的半径。如果它像气体传感器中通常使用的那样小（几十纳米），损耗可以扩展到每个粒子的整个区域（体积损耗，高灵敏度）。另一方面，如果粒子的尺寸大得多，损耗通常发生在每个粒子的外围（区域耗尽，低灵敏度）。

图1显示了能带结构和传导电子的分布如何随着氧分压从零（平带态）增加到状态I（区域耗尽）、II（边界）和III（体积耗尽）的变化。在达到边界之前，通过增加耗尽层厚度来达到吸附平衡。然而，后来（体积耗尽），费米能级在保持层厚度不变的情况下，从II层降低到III层。

x：径向距离

qV（x）：势能

a：粒子半径

[O-]：吸附氧浓度

导带能量

EF：费米能级

费米能级偏移

[e] ：电子浓度

Nd：供体密度

图1。半导体粒子的能带结构（顶部）和传导电子（底部）的分布与吸附氧浓度的增加有关

在这一阶段，我们从理论上推导了由球形粒子组成的传感器装置的两个重要方程，如下所示。

[e] S=Nd exp{-（1/6）（a/LD）2-p}。。。（一）

R/R0=Nd/[e]S。。。（二）

这里[e]S是粒子的表面电子浓度，LD是德拜长度。R和R0分别是稳态和平带状态下的传感器电阻。对于其他符号，请参见图1的标题。当选择传感器材料时，Nd、a、LD和R0是固定的，而p取决于实际的气体条件。

如上所述，MOS型气体传感器由于吸附氧浓度的变化而改变电阻（R）。如果这被充分利用，人们可以检测到像一氧化碳这样的还原性气体。在洁净空气中形成的吸附氧在与一氧化碳接触时会被消耗掉，由此产生的R值的降低被用来估计一氧化碳的浓度。当一氧化碳关闭时，传感器恢复原来的电阻水平。这种检测机制在基于二氧化锡的气体传感器中是有效的。

参考文献：山崎信郎，岛野健吾，氧化物传感器功能的基本方法

半导体气体传感器，传感器和执行器B 160（2011）1352-1362