随着近代工业的进步，特别是石油、化工、煤炭、汽车等工业部门的迅速发展，使人类的生活以及社会活动都发生了相应的变化。被人们所利用的和在生活、工业上排放出的气体种类、数量都日益增多。这些气体中，许多都是易燃、易爆或者对于人体有毒害的(。它们如果泄漏到空气中，就会污染环境、影响生态平衡，甚至导致爆炸、火灾、中毒等灾害性事故。为了保护人类赖以生存的自然环境，防止不幸事故的发生，需要对各种有害、可燃性气体在环境中存在的情况进行有效的监控。气体敏感元件就是能感知环境中某种气体及其浓度的一种装置或者器件。
　　气体传感器能将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号(电流或者电压)。根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与电子计算机或者微处理机组成自动检测、控制和报警系统。气体传感器是化学传感器的一大种类，从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准。目前，在分类标准的问题上还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。
　　1 主要原理及分类
　　通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。
　　1.1 半导体气体传感器
　　半导体气体传感器是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。利用这种现象，制造成的各种半导体气敏元件，根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。
　　电阻式半导体气体传感器主要是指半导体-金属氧化物-陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(如SnO2，ZnO Fe2O3，TiO2等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化，具有成本低、电路简单、响应速度快、灵敏度高、对湿度敏感低和制造简单等优点。缺点是工作机理还不十分明确、稳定性和可靠性不是十分理想（比如当探测气体中混有硫化物时，容易中毒失效）、必须工作于高温下、功率要求高、元件参数分散、对气味或气体的选择性差等等。
　　除了传统的ZnO，SnO2和Fe2O3三大类材料外，通过控制新型敏感功能材料（如WO3、TiO2、Ga2O3等）其微细结构，来达到提高气敏元件的灵敏度及选择性，另外，还可以采用超微粒化技术来达到提高灵敏度的目的。
　　除了单一金属氧化物材料，还有复合金属氧化物材料以及混合金属氧化物材料等。这些新型材料的研究和开发，大大提高了气体传感器的稳定性、选择性及应用范围。在半导体内添加Pt，Pd等贵金属能有效提高元件的响应时间，降低被测气体的化学活化能，从而可以提高其灵敏度和加快反应速度。利用超粒子薄膜技术、薄膜技术制造的金属氧化物气体传感器具有一致性好、灵敏度高、小型化、易集成等特点。
　　非电阻式半导体气体传感器是结型二极管式、MOS管式及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量而变化，主要用来检测可燃性气体。MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属接触发生反应，反应产物扩散到MOSFET的G极，改变了器件性能，通过分析器件性能的变化从而识别VOC。可以改变催化金属的种类及膜厚，可提高灵敏度和选择性，并能改变工作温度。MOSFET气体传感器灵敏度高，但制作工艺比较复杂，成本高。
　　1.2 电化学型气体传感器
　　 电化学式气体传感器主要的优点是灵敏度较高、选择性较好。电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数，可控电位电解式传感器是由外界施加特定电压，通过测量电解电流来检测气体的体积分数，除了能检测CO，NO，NO2，SO2，O2等气体外，还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数。
　　1.3 固体电解质气体传感器
　　20世纪70年代开始，固体电解质气体传感器由于电导率高、灵敏度和选择性好，获得了迅速的发展，应用于环保、节能、矿业、工业等各个领域。从实质上来说，固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池，近来国外有些学者把固体电解质气体传感器分为以下三类：
　　（1）材料中吸附的待测气体派生离子和电解质中的移动离子相同的传感器，（2）材料中吸附的待测气体派生离子和电解质中的移动离子不相同的传感器，（3）材料中吸附待测气体派生离子和电解质中的移动离子及材料中的固定离子都不相同的传感器。
　　1.4 接触燃烧式气体传感器
　　接触燃烧式气体传感器对不燃烧气体不敏感，能检测各种可燃气体，普遍适用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道和浴室厨房的可燃性气体的监测和报警。可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，其工作原理是气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧，电热丝由于燃烧而生温，从而使其电阻值发生变化。
　　1.5 光学气体传感器
　　光学气体传感器主要优点是灵敏度高、可靠性好，包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型、光纤化学材料型等，主要以红外吸收型气体分析仪为主。由于不同气体的红外吸收峰不同，从而可以通过测量和分析红外吸收峰来检测气体。
　　1.6 高分子式气体传感器
　　高分子气敏材料具有便于操作、工艺简单、选择性好、价格低廉、便于与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点，在常温下可正常使用。
　　根据气敏特性，高分子气体传感器主要可分为下列几类：
　　（l）高分子电阻式气体传感器
　　这种类型传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积分数，，其主要优点是工艺简单、成本低。但这种气体传感器要通过电聚合过程来激活，这既耗费时间，又会引起各批次产品之间的性能差异。
　　（2）浓差电池式气体传感器
　　浓差电池式气体传感器通过气敏材料吸收气体时会形成浓差电池，测量输出的电动势就可以测量气体的体积分数，目前主要有聚乙烯醇-磷酸等材料。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）