仪表专业基础知识6.docx
《仪表专业基础知识6.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪表专业基础知识6.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
仪表专业基础知识6
第三节 烟气分析仪
烟气分析对于油田和炼厂的锅炉、加热炉维持最佳燃烧状况，减少废气排放和环境污染具有很大的意义。
实践经验证明，锅炉、加热炉要能够保证燃料燃烧充分、不浪费能源，其重要参数就是要维持燃料与空气的最佳混合比。
这一比例，通常可由烟气中的燃烧过剩空气系数体现出来。
过剩空气系数即供给燃料燃烧的实际空气量与燃料完全燃烧所必需的理论空气量之比。
对于不同的燃料，过剩空气系数有所不同：
燃煤锅炉为1.2～1.3；燃油锅炉为1.1～1.2；燃气锅炉1.05～1.1。
过剩空气系数与烟气中的含氧量有一定的函数关系。
通过连续测量烟气中的含氧量，就可以了解炉膛中的燃烧质量，从而控制进风量，保持最佳燃烧状态，达到降低燃料消耗、减少环境污染的目的。
目前，用于烟气含氧量在线测量的分析仪表，有热磁式、磁力机械式、氧化锆式三种。
由于热磁式、磁力机械式工作温度低，结构复杂，不耐烟尘，反应时间长，分析烟气时需要有抽气、净化、降温装置，目前已被氧化锆含氧量分析仪取代。
一、氧化锆氧分析仪测量原理
氧化锆分析仪属于电化学分析方法，这种分析仪的优点是灵敏度高、稳定性好、响应快、测量范围宽（10-6～10-2），而且不需要复杂的采样和预处理系统。
它的探头工作温度高（800℃），适合烟气温度环境，可以直接插入烟道中连续地分析烟气中的氧含量。
氧化锆分析仪的基本工作原理基于氧浓差电池原理。
氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷固体电解质，在高温下有良好的离子导电特性。
在纯氧化锆中掺入低价氧化物如氧化钙（CaO）及氧化钇（Y2O3）等，在高温焙烧后形成稳定的晶体结构（见图6－13）。
由于钙、钇的化合价与锆不同，二价的钙离子Ca2+或三价的钇离子Y3+置换了四价的锆Zr4+离子的位置，就会形成氧离子空穴。
例如一个氧化钙取代一个氧化铬分子，由于一个钙离子只能与一个氧离子结合，晶体中就会留下一个氧离子空穴。
这种氧离子空穴型氧化锆材料在600～800℃高温时，对氧离子有良好的传导作用。
利用氧化锆材料的上述特性，在氧化铬陶瓷体的两侧烧结一层几十微米厚的多孔铂电极，就构成了氧浓差电池，如图6—13所示。
当两侧气体的含氧量不同时，在两电极间将产生电势，此电势与两侧气体中的氧浓度有关，称为浓差电势。
浓差电池的左侧为参比气体（空气，含氧量20.8％）,右侧为被测气体（烟气，含氧量3％～6％）。
600℃～800℃的高温下，在氧高浓度的左侧，渗入到铂电极中的氧分子在铂材料催化作用下，1个氧分子在铂电极上夺取4个电子，而分离成2个氧离子O2-，进入固体氧化锆电解质中。
由于左右两侧氧浓度不同，氧化锆电解质中，氧离子依靠空穴导电向低浓度的右侧扩散。
当到达低浓度的右侧时，1个氧离子在微孔铂电极上释放出2个电子形成氧分子放出。
所以，在氧高浓度侧的铂电极上失去电子带正电，成为氧浓差电池的正极。
在氧低浓度侧的铂电极上得到电子带负电，成为氧浓差电池的负极。
正负极间电荷的积累形成内部静电场，阻碍氧离子的这种扩散运动。
当扩散作用与电场作用达到平衡时，氧化锆电解质两侧的铂电极上形成稳定的浓差电势。
忽略高温下氧化锆的自由电子导电，氧化锆的氧浓差电势由下式确定：
（6一15）
式中E—氧浓差电势，V；
R—理想气体常数，R=8.3143J/（mol·K）；
F一法拉第常数，F=9.6487
104C/mol；
T—绝对温度，K；
n1—待测烟气中的氧浓度（体积分数）。
参比空气中的氧浓度在标准大气压下为20.8％。
氧浓差电势与气体含氧量的关系见表6－2。
表6－2 氧浓差电势与气体含氧量的关系
氧浓度
％
氧浓差电势，mV
氧浓度
％
氧浓差电势，mV
600℃
700℃
800℃
850℃
600℃
700℃
800℃
850℃
1.00
56.89
63.42
69.89
73.20
5.50
24.85
27.71
30.54
31.96
1.50
49.28
54.92
60.57
63.39
6.00
23.21
25.89
28.52
29.85
2.00
43.85
48.89
53.88
56.41
6.50
21.70
24.19
26.67
27.91
2.50
39.415
44.23
48.775
51.045
7.00
20.31
22.64
24.95
26.11
3.00
36.23
40.39
44.51
46.62
7.50
19.01
21.19
23.36
24.45
3.50
33.34
37.17
40.96
42.87
8.00
17.79
19.84
21.87
22.88
4.00
30.83
34.37
37.88
39.66
8.50
16.65
18.56
20.47
21.42
4.50
28.62
31.91
35.11
36.81
9.00
15.57
17.36
19.13
20.04
5.00
26.63
29.69
32.73
34.26
9.50
14.56
16.23
17.89
17.73
二、氧化锆氧分析仪的类型与结构
氧化锆氧分析仪由氧化锆探头、变送器两部分组成。
探头的作用是将含氧量转化为电势信号，而变送器的作用是恒定探头中浓差电池温度并将电势信号转换为氧量显示和4～40mA电流输出，供记录仪或控制系统使用。
氧化锆管是氧化锆探头的核心，它由氧化锆管、铂电极和引线构成，图6一14所示。
管外径为10mm，壁厚lmm，管长约为70～160mm，在管内、外壁上各烧结层约长20～30mm的多孔铂电极，通过铂丝引线引出。
管子内部通入参比气体，管子外部通入被测气体。
1．直插定温式氧化锆探头
直插定温式氧化锆探头结构如图6一15所示，主要由陶瓷过滤器1、氧化锆管2、热电偶7、恒温加热器4、氧化铝陶瓷管和接线盒等组成。
氧化锆探头长度为600～1500mm，直径为60～100mm。
过滤器处于恒温室前端，氧化锆管置于恒温室内部，热电偶用以测量恒温室内的温度。
恒温加热器上装一组均匀排列的加热电阻丝，外边是一个用绝缘材料制成的保温套。
加热丝、热电偶、氧浓差电极的引线以及参比空气导管都引到外部接线盒内。
用直插定温式氧化锆探头组成的烟气含氧量测量系统，由氧化锆探头、温度控制器、毫伏变送器及显示记录仪表组成。
直插定温式系统是采用控温电炉加热方式使氧化锆管维持正常工作所需的恒定温度。
温度控制器连接热电偶和加热器，用于控制氧浓差电池的温度，使之恒定在某一设定温度上。
毫伏变送器接收探头输出的氧浓差电势信号，并转换成标准电流信号，送给显示仪表进行显示。
2．直插补偿式氧化锆探头
图6－16所示为直插补偿式氧化锆探头结构。
与直插定温式相比无加热器。
在测量烟道气中的氧含量时，烟气的温度是不稳定的，恒温控制系统不能达到要求时，可采用补偿式测量系统。
（1）完全补偿式测量系统。
由式（6－15）可知，氧浓差电势E与绝对温度T成正比。
将氧化锆输出的氧浓差电势E和热电偶的输出的热电势
分别通过毫伏变送器转换成与绝对温度、氧含量成正比的电流信号I1、I2将电流I1、I2进行除法运算，其结果可以完全消除温度的影响。
（2）部分补偿式测量系统。
全补偿式由于所用仪表多、线路复杂，在实际应用中也可采用部分补偿式的方法来达到温度补偿的目的。
部分补偿的原理，是根据温度在700～800℃范围内，K型热电偶的热电特性（Et－T），与氧化锆浓差电势的特性（E－T）变化趋势相符的原理实现的。
只是热电势总是要比氧浓差电势小20mV左右。
例如t=760℃时，E=50.89mV,Et＝30.80mV,E—Et=20.09mV。
因此，只需简单地将热电偶的输出Et与氧化锆的输出E反向串接，温度变化引起的电势变化可互相抵消，即可起到部分的补偿作用。
由于两者增量不相同，不能完全抵消，所以只能部分补偿。
氧化锆元件的内阻很大，而且其信号与温度有关，为保证测量精度，现在的仪表中多有微处理器来完成温度补偿和非线性变换等运算，在测量精度、可靠性和功能上都有很大提高。
三、DH一6型氧化锆氧分析仪
DH—6型氧化锆氧分析仪主要用于分析锅炉、加热炉和窑炉中烟道气中的氧含量。
仪表的探头为直插式，可直接置于被测气样中，不需附加取样装置。
仪表具有性能稳定可靠、结构简单、反应迅速、适用范围广、使用维护方便等特点。
仪表由探头、控制器、二次仪表、空气泵及变送器组成。
探头内部结构图见图6—17。
1．结构特点
氧化锆探头是仪表的核心，它由碳化硅过滤器、隔爆件、氧化锆管、加热器、热电偶、气体导管（包括参比气管和校验气管）和接线拿等组成。
碳化硅过滤器一是防止气样中的灰尘进入氧化锆元件内部而污染电极；二是起缓冲作用，以减少气流冲击引起的干扰。
过滤器和氧化锆元件之间有隔爆件，其作用是安全隔爆。
它是用网状不锈钢材料制作的，能耐高温和腐蚀。
加热器由炉管、加热丝、保护套管、隔热材料及金属外壳组成。
氧化锆元件置于加热器内。
镍铬—镍硅热电偶用来检测氧化锆管处的温度，与加热丝、温控电路配合实现对加热器的恒温控制。
在探头接线盒侧面有一个气体接嘴，是校验气进口，用来做检查和校验探头之用，此接嘴平时必须封死，以防空气进入。
探头所有连接导线全部套在一根金属软管内，其中一根双芯屏蔽电缆是探头信号输出线，两根较粗的线为加热线，另两根为热电偶补偿导线。
此外，在接线盒内还有一根导气管接嘴，用来与气泵相连，以提供探头所需的新鲜干净的参比空气。
2．调校
仪表在使用过程中，应定期用标准气样对仪表进行调校。
具体方法是将1%和8%的标准气体从校验气孔通入氧化锆探头，反复调节零位电位器和量程电位器，使显示仪表指在相应的位置。
若将探头从烟道内取出再进行校验，会更准确一些。
第四节色谱分析仪
气相色谱分析仪是一种多组分分析仪器。
它能利用色谱分离技术对混合物中的多种组分同时进行测定。
具有选择性强、灵敏度高、分析速度快、应用范围广等特点，应用非常广泛。
在石油、石化行业，一般用来分析原油、天然气和成品油的成分，控制产品质量。
色谱分析仪包括分离和分析两个技术环节。
在测试时，使被分析的试样通过“色谱柱”，由色谱柱将混合试样中的各个组分分离，再由检测器对分离后的各组分进行检测，以确定各组分的成分和含量。
这种仪表可以一次完成对混合试样中几十种组分的定量分析。
一、气相色谱分析原理
1．色谱分离原理
色谱分析的基本原理是根据不同物质在被称为“色谱柱”的元件中，具有不同的分配系数而进行分离的。
色谱柱有两大类：
一类是填充色谱柱，是将固体颗粒吸附剂或粘附有固定液的固体颗粒，填充在较粗的玻璃管或金属管内构成；另一类是空心色谱柱或空心毛细管色谱柱，是将固定液附着在细长管内壁上构成。
填充柱的内径约为4～6mm。
毛细管色谱柱的内径只有0.1～0.5mm，柱长根据分离要求而定，一般为0.5～15m。
被分析的试样是由某种惰性气体带入色谱柱的，携带试样的气体称为“载气”。
我们把色谱柱中的吸附颗粒或固定液称为“固定相”，把被分析的试样和携带试样的流体叫做“流动相”。
工业气相色谱仪，流动相是气体，固定相是液体（固定液）。
本节仅介绍此类工业用气—液色谱仪原理。
载气在固定液上的吸附或溶解能力要比样品组分弱得多，可以忽略不计，而试样中各组分在固定液上的溶解能力各不相同。
试样在通过色谱柱时，会不断被固定液溶解、挥发，再溶解、再挥发……。
由于溶解度大的组分较难挥发，向前移动的速度慢，停留在柱中的时间就长些；而溶解度小的组分易挥发，向前移动的速度快，停留在柱中的时间就短些。
不溶解的组分随载气首先流出色谱柱。
由于各组分流出色谱柱的先后次序不同，从而实现了各组分的分离。
图6一18所表示的是A、B两组分混合物在色谱柱中的分离过程。
设B组分的溶解度大于A组分的溶解度。
两个组分A和B的混合物在载气带动下，经过一定长度的色谱柱时，溶解度大的B组分容易溶解到固定液中。
在载气推动剩余组分向前移动的过程中，经载气稀释，B组分也较难挥发。
B组分停留在固定液中时间较长，其蒸气段会逐渐落在后面。
而溶解度小的A组分不容易溶解到固定液中，且经载气稀释浓度降低后，A组分液又容易挥发，较早随载气流动到前面。
A、B组分在不同的时间先后流出色谱柱，将逐渐分离，并先后进入检测器。
检测器输出测量结果，由记录仪绘出色谱图。
在色谱图中两组分各对应一个色谱峰。
图中随时间变化的曲线表示各个组分及其浓度，称为色谱流出曲线。
2．色谱分析原理
各组分从色谱柱流出的顺序与色谱柱固定相成分有关。
从进样到某组分流出的时间与色谱柱长度、温度、载气流速等有关。
在保持相同条件的情况下，对各组分流出时间标定以后，可以根据色谱峰出现的不同时间进行定性分析。
色谱峰的高度或面积可以代表相应组分在样品中的含量，用已知浓度试样进行标定后，可以做定量分析。
色谱仪的基本流程如图6—19所示，样气和载气分别经过预处理系统进入取样装置，再流入色谱柱，分离后的组分经检测器检测，相关信号经处理后输出。
二、检测器
气相色谱仪常用的检测器有热导式检测器、氢焰电离检测器、电子捕获及火焰光度检测器等。
工业气相色谱仪中主要用热导式检测器和氢焰电离检测器。
热导式检测器的检测极限约为10—6的样品浓度。
它属于浓度型检测器，其响应值正比于组分浓度，，使用较广。
氢焰电离检测器是基于物质的电离特性，只能检测有机碳氢化合物等在火焰中可电离的组分，其检测极限对碳原子可达10—12的量级。
氢焰电离检测器属于质量型检测器，其响应值正比于单位时间内进入检测器的组分的质量。
1．热导式检浏器
热导式检测器是在气相色谱中使用最早、应用最广泛的一种通用性检测器。
特点是结构简单、稳定性好、线性范围较宽、灵敏度适宜。
热导式检测器是通过对混合气体的导热能力的测量确定气体组分的含量的。
对于混合气体，其表征导热能的导热系数为各组分导热系数的平均值，即：
式中
—混合气体导热系数；
—
组分气体导热系数；
—
组分气体体积分数。
如果某一组分的含量发生变化，会引起混合气体导热系数改变，由此可以检测某组分含量的大小。
由于气相色谱仪中，色谱柱流出的气体是某个单组分与载气的浪合气，载气的浓度及导热系数一定，故可以较好地完成含量检测。
热导式检测器由测量、参比两个热导池与固定电阻组成的测量桥路组成，如图6－20所示。
测量热导池与色谱柱相连接，参比热导池通入纯载气。
热导池由铂或铼钨合金制成的螺旋形热丝（热敏元件、池腔和基座组成，见图6—20（b）。
热丝既是热敏电阻，其本身又是加热元件。
检测器由测量热导池和参比热导池中的热电阻R1、R2，与固定电阻R3、R4构成电桥的4个桥臂，调节R5可使电桥处于平衡状态。
电源供给电桥稳定支流电压，以加热两个热导池内的热丝，使其保持一定的温度。
当色谱柱出来的载气没有分离组分时，两个热导池流过的气体均为相同流量的载气。
由于两个热敏电阻散热情况相同，温度相等，电阻也相同（R1＝R2），电桥处于平衡状态，无信号输出。
当测量热导池中流过样气时，导热系数改变，热导池温度发生变化，因此两个热敏电阻不同（R1≠R2），电桥失去平衡，有不平衡电压VAB输出。
VAB随时间的变化由记录仪记录下来。
载气中组分浓度越大，输出信号就越大，记录仪上的色谱峰值就越高。
为了提高灵敏度，进一步改善热导式检测器的稳定性，目前普遍采用4个热导池组成的桥路，即将图6—20中的固定电阻R3换成参比热导池电阻，R4换成测量热导池电阻，可使检测器输出信号提高一倍。
2．氢焰离子检测器
氢火焰离子化检测器简称氢焰离子检测器。
它对大多数有机化合物具有很高的灵敏度，比热导式检测器的灵敏度高约3～4倍，是目前色谱仪的一种常备检测器。
其主要特点是结构简单、灵敏度高、线性范围宽、响应速度快、恒温要求不高等。
但对无机物或在火焰中不电离以及电离很少的组分不能检测。
1）氢焰离子检测器工作原理
氢气在空气中燃烧会产生少量的带电粒子，将其置于较高电压的两个极板之间时，能产生微弱的电流，一般在10—12A左右。
如果在火焰中引入含碳的有机物，那么产生的电流便会急剧增加，且与火焰中有机物含量成正比。
氢焰离子检测器如图6—21所示。
其主体为离子室，室内有一个喷嘴。
载气、样气和氢气由此喷出燃烧，并产生电离，两电极间加一直流电压形成收集离子的静电场。
与样气组分含量有关的正、负离子，在电场作用下定向运动形成微弱的离子流，经微电流放大器放大后，送入记录仪记录色谱峰。
当载气中没有样气时，由于色谱柱内固定液挥发、气体中微量杂质、气路系统的沾污等因素的影响，在检测器上仍会有一个微弱的电子流，称为基流，它会影响信号电流的测量。
因此，在回路中引入了基流补偿装置，以产生一个反向电流抵消基流的影响。
2）基本结构
氢火焰离子化检侧器的基本结构如图6－22所示。
金属外壳和喷嘴固定在底座上，喷嘴与色谱柱流出的气体和氢气引入管道直接相连。
在底座上还有空气供给管，提供助燃气。
点火线圈供点燃氢焰用。
在喷嘴上方依次装有极化极（阳极）及收集极（阴极），分别与极化电源的正负极相连接。
电离产生的正负离子分别奔向阳极和阴极而形成电子流。
检测器的电厂建立在阴、阳两个电极之间，极化电压一般在100～300V之间。
电极常用铂、镊或不锈钢支撑。
极化极（阳极）多做成一个金属环，收集极（阴极）的形状一般是圆筒形、平板形或盘丝形。
通常用低压热丝点火。
离子室内装有点火加热丝，通入电流只需热丝加热至发红即可点燃氢气。
三、工业气相色谱仪
气相色谱仪按使用场合可以分为实验室气相色谱仪和工业气相色谱仪两种，实验室色谱仪主要用于实验室进行离线分析，而工业气相色谱仪是一种直接装在生产线上的在线成分分析仪表。
工业气相色谱仪能连续自动分析流程中气体各组分的含量，监控生产过程。
对分析的精度要求不高，但对其稳定性和可靠性却有很高的要求。
工业气相色谱仪的分析对象是已知的，气路流程和分离条件是固定的。
分析仪本身装有多点自动切换装置，可以很方便地实现顺吹、反吹清洗及中心切换。
1．基本组成
图6—23为一种工业气相色谱仪系统框图。
分析仪部分由取样阀、色谱柱、检测器、加热器和温度控制器等组成，均装在隔爆、通风充气型的箱体中。
程序控制器部分的作用是控制分析仪自动进样、流路切换、组分识别等时序动作；接收从分析仪来的信号加以处理，并输出标准信号；通过记录仪或打印机给出色谱图及有关数据。
工业气相色谱仪中至关重要的气路流程见图6—24。
一般包括样气预处理器、载气预处理器、分析器、电源控制器及显示仪表几部分。
2．各部分作用
（1）样气预处理器：
用于样气除尘、净化、干燥、稳定样气压力和调节样气的流量。
由针形调节阀、稳压器、干燥器和转子流量计等组成。
（2）载气预处理器：
用于载气稳压、净化、干燥和流量调节。
由干燥器、稳压阀、压力表、气阻和转子流量计组成。
（3）分折器：
分析器是仪器的主体，用于对样气取样、分离和检测。
它包括十通平面切换阀取样系统、色谱柱分离系统和组分检测系统。
（4）控制器：
包括程序控制、温度控制、稳压电源、量程选择及记录纸推进系统。
程序控制器控制色谱仪的全部动作过程。
程序控制器按预定程序发出取样、进样、记录纸推进信号，完成所需色谱计算、组分求和、求比例等。
温度控制器对色谱仪、检测器分别进行加热并控制其温度。
由于色谱柱、检测器（尤其热导池）在分离过程中都要求进行严格的温度控制，所以合理选择温度操作条件，对色谱柱的分离效果和选择性、对检测器的灵敏度和选择性均有很大影响。
稳压电源向程序控制器和温度控制器提供士15V电压；向测量桥路提供18V电源。
记录纸推进系统是由程序控制器发出的指令控制记录纸的走纸电机转动。
第五节危险气体报警仪
在石油、化工工业生产过程中，经常会出现易燃、易爆和毒性危险气体。
这类气体的品种很多，危害程度和允许浓度值的差别亦很大，所以检测方法和传感器的种类也很多，有半导体气敏式、催化燃烧式、固体热导式、红外线吸收式、定电位电解式、伽伐尼电池式、隔膜离子电极式、固体电解式等等。
各种传感器适于测量的气体不同，浓度测量范围亦有所不同，没有一种万能的传感器。
实际应用时需根据对危险性气体的检测灵敏度、选择性、可靠性、响应时间、浓度范围和经济性等因素综合考虑。
一、可燃气体报警仪
石油、化工生产过程中，所处理的油气介质本身就是易燃、易爆介质，特别是天然气和原油、汽油的挥发成分，生产工艺设备的密封失效或事故，会造成可燃气体泄漏。
为了避免爆炸、火灾事故的发生，需要用可燃气体报警仪对危险区域的环境进行检测报警，并带动联锁装置自动开启风机，排除险情。
可燃气体报警仪，目前常用催化燃烧式和半导体气敏式两种。
一般由探测器和报警控制器组成。
探测器的作用是把可燃气体的浓度转换成电信号。
控制器由供电电源、信号处理和控制电路组成。
一方面对传感器提供电源，另一方面把传感器送来的信号放大、处理、显示或报警，驱动继电器动作，控制器可以显示实时气体浓度、指示正常、故障或报警状态，也可以对探测器进行零点校准、灵敏度校准、高／低限报警值的设定。
1．检浏原理
催化燃烧式和半导体气敏式可燃气体报警仪，都是用气敏电阻作为测量元件，将其连接在如图
6—25所示的平衡电桥中。
当空气中有可燃气体时，气敏元件电阻变化，造成电桥失去平衡，电桥A、B间输出一个电信号，检测电信号的大小就可测知可燃气体的浓度。
当检测到燃气浓度大于可燃气体的爆炸下限浓度时，驱动控制电路进行声光报警。
桥路中，电阻R3为检测用气敏电阻，R4为补偿元件，用于补偿环境温度、电源电压变化等因素的影响。
补偿元件上没有催化剂，不与可燃气体起作用，有的气敏电阻将检测、补偿元件封装在一起。
1）催化燃烧式气敏元件
催化燃烧式气敏电阻（见图6—26）是用氧化铝、氧化硅粉末与作为催化燃烧的触媒材料—金属钯盐溶液混合成膏状，涂覆在金属铂丝上后，经干燥、高温烧结制成。
气敏电阻被封装在陶瓷基座上。
可燃气体在较高的温度下，经钯金属触媒催化作用，与氧气发生氧化反应，产生无焰燃烧而放热。
其放热量与可燃气体的浓度有关。
空气中可燃气体浓度越大，所产生的燃烧热越
多、温度越高，其内铂丝的电阻越大。
桥路输出电势与可燃气体的浓度成正比。
实际工作中，气敏元件的铂丝上，保持100～200mA的加热电流，以保持催化燃烧所需的较高温度。
2）半导体气敏元件
半导体气敏元件有电阻型和非电阻型两类。
这类气敏元件制造成本低，工作稳定性尚好，检测灵敏度也较高。
电阻型半导体气敏传感器，利用气体在半导体表面的氧化或还原反应，引起半导体载流子数量的增加或减少，从而使敏感元件电阻值变化。
电阻型半导体气敏元件一般由半导体、加热器和封装体等部分组成。
加热器的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。
加热器温度一般控制在200～400℃左右。
气敏元件从结构型式来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。
图6—27给出几种半导体气敏元件的典型结构。
其中（a）为烧结型气敏元件，是以SnO2半导体材料为基体，将铂电极和加热丝埋入SnO2材料中，加压、加温烧结成形。
（b）为薄膜型器件，采用蒸发或溅射工艺，在石英基片上形成氧化物半导体薄膜，其厚度在l
m以下。
薄膜型器件制作方法简单，气敏特性最好。
（c）为厚膜型器件，是将SnO2或ZnO等材料与30％～5％的硅凝胶混合制成厚膜胶，将其与装有铂电极的氧化物基片组合烧结制成。
这种器件离散性小，机械强度高，适合大批量生产，是一种有前途的器件。
非电阻型半导体气敏元件，是将MOS场效应管的栅极材料改用对特定气体有很强吸附性的材料，使器件对某些气体敏
升级会员 