氣敏電阻器（gassensiTIveresistor）——型號MQ，氣敏電阻器是一種對特殊氣體敏感的元件，它可以將被測氣體的濃度和成分信號轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?，廣泛應用于各種可燃氣體、有害氣體及煙霧等方面的檢測及自動控制。它是可以把某種氣體的成分，濃度等參數(shù)轉換成電阻變化量，再轉換成電流，電壓信號的電阻，實際上可以說是氣敏傳感器。利用某些半導體吸收某種氣體后發(fā)生氧化還原反應制成，主要成分是金屬氧化物。

氣敏電阻原理及作用

金屬氧化物在常溫下是絕緣體，制成半導體后卻顯示氣敏特性，其機理是比較復雜的。但是，這種氣敏元件接觸氣體時，由于表面吸附氣體，致使它的電阻率發(fā)生明顯的變化卻是肯定的。這種對氣體的吸附可分為物理吸附和化學吸附。在常溫下主要是物理吸附，是氣體與氣敏材料表面上分子的吸附，它們之間沒有電子交換，不形成化學鍵。若氣敏電阻溫度升高，化學吸附增加，在某一溫度時達到最大值。化學吸附是氣體與氣敏材料表面建立離子吸附，它們之間有電子的交換，存在化學鍵力。若氣敏電阻的溫度再升高，由于解吸作用，兩種吸附同時減小。例如，用氧化錫（SnO2）制成的氣敏電阻，在常溫下吸附某種氣體后，其電阻率變化不大，表明此時是物理吸附。若保持這種氣體濃度不變，該元件的電導率隨元件本身溫度的升高而增加，尤其在100~300℃范圍內電導率變化很大，表明此溫度范圍內化學吸附作用大。

氣敏元件工作時需要本身的溫度比環(huán)境溫度高很多。為此，氣敏元件在結構上要有加熱器，通常用電阻絲加熱，如圖3-1所示，（ZnO）材料氣敏元件輸出電壓與溫度的關系曲線如圖3-2示。

氣敏電阻電路符號

下圖為氣敏電阻在電路中的圖形符號，氣敏電阻傳感器的實物、符號

氣敏電阻傳感器種類很多，但外形和結構基本一樣，見表

氣敏電阻結構

氣敏電阻的結構示意圖見下圖。

從圖中能夠可以看出，氣敏器件主要由防爆網(wǎng)、管座、電極、封裝玻璃、加熱絲和氧化物等幾部分組成。

氣敏電阻參數(shù)

靈敏度-溫度特性

下圖是氣敏電阻的靈敏度-溫度特性。從曲線可以看出，在室溫下電導率變化不大，當溫度升高后，電導率就發(fā)生較大變化，因此氣敏電阻在使用時需要加溫。

阻值-氣體濃度特性

下圖是氣敏電阻阻值-氣體濃度特性曲線。從圖中可以看出，氣敏電阻對乙醚、乙醇、氫以及正乙烷等具有較高靈敏度。

加熱功率

加熱電壓與加熱電流的乘積。

工作電壓

工作條件下，氣敏電阻兩極間的電壓。

靈敏度

氣敏電阻在最佳工作條件下，接觸氣體后其電阻值隨氣體濃度變化的特性。如果采用電壓測量法，其值等于接觸某種氣體前后負載電阻上電壓降之比。

響應時間

在最佳工作條件下，接觸待測氣體后，負載電阻的電壓變化到規(guī)定值所需的時間。

恢復時間

在最佳工作條件下，脫離被測氣體后，負載電阻上電壓恢復到規(guī)定值所需要的時間。

氣敏電阻的分類

氣敏電阻根據(jù)加熱的方式可分為直熱式和旁熱式兩種。

直熱式加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內； 直熱式它消耗功率大， 穩(wěn)定性較差， 故應用逐漸減少。

旁熱式以陶瓷管為基底，管內穿加熱絲，管外側有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經高溫燒結而成。 旁熱式性能穩(wěn)定， 消耗功率小， 其結構上往往加有封壓雙層的不銹鋼絲網(wǎng)防爆， 因此安全可靠， 其應用面較廣。

以SnO2氣敏元件為例，它是由0.1--10um的晶體集合而成，這種晶體是作為N型半導體 而工作的。在正常情況下，是處于氧離子缺位的狀態(tài)。當遇到離解能較小且易于失去電子的可燃性氣體分子時，電子從氣體分子向半導體遷移，半導體的載流子濃度 增加，因此電導率增加。而對于P型半導體來說，它的晶格是陽離子缺位狀態(tài)，當遇到可燃性氣體時其電導率則減小。

SnO2在室溫下雖能吸附氣體，但其電導率變化不大。但當溫度增加后，電導率就發(fā)生較大的變化，因此氣敏元件在使用時需要加溫。 此外，在氣敏元件的材料中加入微量的鉛、鉑、金、銀等元素以及一些金屬鹽類催化劑可以獲得低溫時的靈敏度，也可增強對氣體種類的選擇性。

氣敏電阻電路（一）

下圖所示是氣敏電阻構成的火災報警器電路。整個電路由3部分組成：煙霧檢測電路、電子開關電路和高響度報警器。

開關集成電路A1

A1總共有5個引腳。1腳接電源正極，2腳和3腳是合并的，是內電路中的“電子開關”輸出引腳。4腳是接地引腳。5腳是內電路“電子開關”的控制引腳，閾值電壓為

1.6V，當5腳電流小于30微安時，內電路中的“電子開關”斷開，當5腳電流大于30微安時，內電路中的“電子開關”接通。

煙霧檢測電路

當電源S1接通后，電路處于自動檢測報警的工作狀態(tài)。

煙霧檢測電路由氣敏電阻R3和電阻R1、R2組成。氣敏電阻在未檢測到煙霧時，其A、B兩端之間的電阻很大，這樣加到VT1基級的直流電壓很低，VT1處于截止狀態(tài)，電路處于待警狀態(tài)。

當煙霧到一定濃度時，R3的A、B兩端電阻下降，這是直流電壓通過R1、R3的A和B端內阻，R4、RP1加到VT1基級，VT1基級直流電壓升高，VT1飽和導通，VT1發(fā)射極輸出的直流電壓通過R5、R6分壓后加到A1的5腳，使A1的5腳為高電平時，A1內電路的“電子開關”接通，即A1的1、2腳之間接通，這樣直流工作電壓經閉合的S1、A1的1、2腳，加到高響度報警器上，報警器發(fā)聲。

檢測靈敏度調整電路

電路中的RP1為檢測靈敏度調整電位器，當RP1動片向上調節(jié)時，靈敏度提高，只要有小的煙霧，即氣敏電阻R3的A、B兩端之間的電阻減小量較小時，VT1便能導通，使電路報警；反之，RP1動片向下調節(jié)時，靈敏度下降。

氣敏電阻電路（二）

室內空氣清新器的電路如圖所示。它分為兩部分：由Ql氣敏元件QM-N5、三極管VTl等元件構成的空氣檢測控制電路和以IC3集成運放TWH8751、升壓變壓器Tl等元件構成的負氧離子發(fā)生電路。當室內的有害氣體達到一定濃度時，氣敏元件Ql④、⑥腳的電位升高，三極管VTl飽和導通，使IC3、R4、C3組成的振蕩器起振，在升壓變壓器Tl的次級便可得到約5kV的高壓。用針尖狀材料做成的放電端采用開放式，這樣可提高負氧離子的濃度，減小臭氧濃度。室內空氣正常時，氣敏元件Ql的④、⑥腳電位很低，三極管VTl截止，集成運放IC3的②腳為高電位，振蕩器不工作，沒有負氧離子產生。電路中Rt為負溫度系數(shù)熱敏電阻，用來補償氣敏元件Ql由于溫度變化引起的誤差。電位器RP用來調節(jié)氣敏元件Ql檢測有害氣體的靈敏度。

氣敏電阻電路（三）：沼氣泄漏檢測報警器（CD4069）

沼氣泄漏檢測報警器電路如圖所示。CD4069為六反相器集成電路。QM-10N為氣敏檢測傳感器件，喟于檢測氣體有無泄漏。電阻R2、電容Cl及穩(wěn)壓管DW組成簡單穩(wěn)壓電路，為氣敏傳感器提供穩(wěn)定的6V工作電壓。非門F5、F6與電阻R5及電容C3共同組成音頻振蕩器，控制開關三極管的通斷，從而驅動壓電陶瓷片HTD發(fā)聲。