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金属氧化物半导体气体传感器.docx
资料介绍
金属氧化物半导体气体传感器
一、基本原理
金属氧化物半导体气体传感器（Metal Oxide Semiconductor Gas Sensor，简称MOS气体传感器）是基于半导体材料的表面电导率变化实现气体检测的器件，其核心工作原理依赖于半导体材料的气敏效应。当传感器处于特定环境中，目标气体与半导体材料表面吸附的氧发生氧化或还原反应，会改变材料内部载流子浓度，进而引起电导率的变化，通过测量电导率的变化量即可反推出目标气体的浓度。
对于N型金属氧化物半导体材料（如SnO2、ZnO、WO3），常温下材料会吸附空气中的氧分子，氧分子会从半导体导带捕获电子形成带负电的氧离子（O2-、O-、O2-），导致材料表面电子浓度降低，电导率下降。当环境中存在还原性气体（如一氧化碳、甲烷、乙醇）时，还原性气体会与吸附的氧离子发生反应，释放出原本被捕获的电子，使半导体材料电子浓度升高，电导率上升。而对于P型金属氧化物半导体材料（如NiO、Co3O4），多数载流子为空穴，还原性气体与氧离子反应后，空穴浓度降低，电导率反而会下降；氧化性气体则会使P型半导体电导率上升，N型半导体电导率下降，二者呈现相反的响应规律。
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