Полупроводниковые газоанализаторы

 

В самых простых и дешевых газовых датчиках используется эффект изменения электрического сопротивления некоторых полупроводниковых материалов, возникающего вследствие адсорбции газа. Чувствительность датчика к конкретному газу зависит от материалов, легирующих полупроводник, и от его температуры. Датчик полупроводникового газоанализатора, изображен ниже.

Схема газосигнализатора озона БРИЗ-201

Рис. Схема газосигнализатора озона БРИЗ-201

 

Он состоит из керамической трубочки, способной выдерживать нагрев до 100 ... 500оС. Изнутри трубочка нагревается электрическим током от источника напряжения U, проходящим по тонкой проволоке RH. Температура нагрева датчика  регулируется резистором R. Снаружи трубочки находятся два электрода Э, между которыми наносится полупроводящий оксид металла ОМ. Если газ находится над слоем оксида металла, то проводимость этого слоя меняется. С помощью мостовой измерительной схемы R1, R2, R3, ROM  изменение проводимости преобразуется в изменение напряжения, которое отображается индикатором И.

Так как погрешности измерения концентраций газов приборами с полупроводниковыми датчиками достаточно велики, эти устройства называют не газоанализаторами, а газосигнализаторами. Их основное назначение – не измерение концентрации газа, а оперативное информирование об опасной ситуации. Далее на рисунке показан внешний вид газосигнализатора БРИЗ-201 для измерения концентрации озона в воздухе с принципом действия, основанным на  изменении проводимости толстопле­ночного металлооксидного полупроводникового сенсора в присутствии озона.

 

Внешний вид газоанализатора БРИЗ-201

Рис. Внешний вид газоанализатора БРИЗ-201

 

            Важнейшим материалом для создания полупроводниковых датчиков является диоксид олова SnO2 с различными легирующими добавками. Подбором легирующей добавки и рабочей температуры можно увеличивать чувствительность датчика к одним газам и снижать к другим. При легировании медью оптимальная чувствительность, например, для СО получается при 370 оС. В случае метана СН4 оптимальная чувствительность достигается при легировании платиной и работе при температуре 500 оС.

            Основным недостатком полупроводниковых газоанализаторов является их высокая чувствительность к не измеряемым газам (низкая селективность измерений). Газовый датчик с высокой селективностью получается для сероводорода H2S. Датчик выполняется на основе нелегированного SnO2 при рабочей температуре 200 оС. При времени срабатывания около одной минуты датчик позволяет измерять концентрации H2S от 0,1 до 20.10-4 %.

 


Промокод, 30% скидка на CRM-систему «Простой бизнес»
Промокод, 30% скидка на CRM-систему «Простой бизнес»


Скидка 15% на обучающие курсы Зинаиды Лукьяновой
Скидка 15% на обучающие курсы Зинаиды Лукьяновой


Промокод (купон) Google AdWords на 600/200 крон Дания
Промокод (купон) Google AdWords на 600/200 крон Дания