在工业生产和现实生活中，需要对那些有毒有害、可燃性气体的环境进行有效的监控，比如CO气体、汽车尾气、火灾烟雾、燃气浓度以及酒精检测等。对这些特定气体的类别、浓度和成分进行检测的传感器就是气敏传感器。;§7—1气敏传感器的结构与原理;一、气敏传感器的定义
气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件阻值变化的效应而制成的传感器。
利用半导体材料对特殊被测气体造成的氧化、还原反应，把气体（多数为空气）中的特定被检测成分检测出来，并将它转换为电信号的器件，以便提供有关被测气体的存在及浓度大小的信息。根据这些电信号的强弱，就可以知道待测气体在环境中的存在状况，进而完成检测、监控、报警等功能的实现。
;气敏传感器最早用于可燃性气体及瓦斯泄露报警，这主要是特定的生产环境的防灾、安全生产的需要，比如，煤炭开采中的瓦斯报警。之后，随着各种生产、生活需求的逐渐增加以及传感器研发的进步，气敏传感器的应用范围逐渐扩展。主要用于有毒气体的检测、容器或管道的密闭性检测，环境检测、锅炉及汽车的燃烧检测与控制、工业过程的检测与自动控制。近年来，在医疗、环境检测、空气净化、家用燃气灶、燃气热水器以及交通违章查处等方面，气体传感器得到普遍的应用。气体传感器主要检测对象及应用场所见表7-1-1。;表7-1-1气体传感器主要检测对象及应用场所;气敏传感器的性能必须满足以下条件：
1）能够检测易爆气体的允许浓度，有害气体的允许浓度和气体基准设定浓度，并能及时给出报警、显示与控制信号；
2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感；
3）性能长期温度，重复性好；
4）动态特性好，相应迅速；
5）使用、维护方便，价格低廉。
二、气体传感器的种类
半导体型气体传感器主要以电阻式为主。其制作形体也以多孔质烧结体和厚膜型为主，薄膜式和非电阻式目前正在研制之中，目前没有成熟的产品。半导体气体传感器分类见表7-1-2所示。;表7-1-2半导体型气体传感器的分类;电阻式半导体传感器用氧化锡、氧化锌等金属氧化物材料制作敏感器件，利用???阻值的变化来检测气体的浓度，因此也被称为气敏电阻。图7-1-1为半导体气敏传感器结构示意图。;1.表面控制型气敏传感器
这类传感器表面电阻变化取决于表面原来吸附气体与半导体材料之间的电子交换。传感器放在空气中吸附空气中的氧离子后呈现高阻抗，一旦器件与被测气体接触，就会与吸附的氧起反应，将被氧束缚的几个电子释放出来，使敏感膜表面电导增大，使器件电阻减小。这种类型的传感器多数是以可燃性气体为检测对象，但如果吸附能力强，即使是非可燃性气体也能作为检测对象。这类器件具有检测灵敏度高、相应速度快、实用价值大等优点。目前常用的材料为氧化锡和氧化锌等较难还原的氧化物，也有研究用有机半导体材料的。在这类传感器中一般均掺有少量贵金属（如Pt等）作为激活剂。这类器件目前已经商品话的有SnO2、ZnO等气体传感器。;2.体电阻控制型气敏传感器
这类器件是利用体电阻的变化来检测气体的半导体器件。很多氧化物半导体在制造的过程中的工艺过程不同，分别可形成缺金属型和缺氧型氧化物，统称非化学计量化合物。其中，缺金属型的，生成阳离子空穴的P型半导体，空气的氧含量越高，电导率越大，呈现小阻抗；缺氧型的形成阴离子缺失的N型半导体，空气的氧含量越高，电导率越小，形成大阻抗。测量时，当这类器件受被测气体成分的作用时，致使晶体中结构的缺陷发生变化，随之其电阻随之变化。这种变化也是可逆的，当待测气体脱离后气敏器件又恢复原状。这类器件以TiO2传感器为代表，其检测对象主要有液化石油气（以丙烷为主）、煤气（CO、H2）和天然气（以甲烷为主）。
上述两种电阻型半导体气敏传感器的优点是价格便宜、使用方便、对气体浓度变化响应快、灵敏度高。其缺点是稳定性差、老化快、对气体识别能力不强、特性分散性大等。;三、气敏传感器的工作原理
以N型半导体材料SnO2为例，即缺氧型，半导体气敏传感器工作时通常都需要加热，一般加热至200～300℃。元件在加热开始时阻值急剧下降，然后在高温状态下，它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。一般经2～10min才达到稳定，称之为稳定状态。元件只有在达到初始稳定状态后才可以用于气体检测。因为元件在“普通大气”中吸附的氧气量固定不变，所以，其阻值也保持不变。一旦某种浓度的被测气体流过元件，则在元件表面产生吸附，此时元件的阻值将随气体的浓度变化而变化。如果被测气体是氧化性气体（O2、NO2），则被吸附的气体会从气敏元件中夺取电子，使N型半导体元件中载流子电子减少，从而使电阻增大。如果被测气体为还原型气体（H2、CO、乙醇等），则被测气体会向那个