一、 電化學一氧化碳氣體傳感器
電化學一氧化碳氣體傳感器工作原理：
基于電化學原理開發(fā)的一氧化碳氣體傳感器是目前廣范應(yīng)用于各類工業(yè)現(xiàn)場、礦山、家居環(huán)境中防止一氧化碳中毒的一種毒性氣體傳感器。其工作過程遵循法拉第定律?？珊唵伪硎鰹槔靡谎趸細怏w在傳感器中工作電極上的電化學氧化過程，氧氣在對電極上的電化學還原過程。一氧化碳氣體電化學反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過測定電流的大小就可以確定待測氣體的濃度。
該種傳感器設(shè)計的理念初主要基于預(yù)防工業(yè)、礦業(yè)等現(xiàn)場群體性一氧化碳中毒事件的發(fā)生，因此器件的精度和可靠性是其設(shè)計的核心內(nèi)容。工藝技術(shù)的不斷成熟、制造成本的快速降低，使得在工業(yè)用一氧化碳傳感器技術(shù)基礎(chǔ)上衍生的用于家居環(huán)境中的一氧化碳傳感器大規(guī)模應(yīng)用變成現(xiàn)實，其具有的工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品標準的品質(zhì)使其幾乎成了歐美發(fā)達國家居民家庭一氧化碳檢測的理想選擇。

電化學一氧化碳氣體傳感器特性：
1. 功耗低，能滿足嚴格防爆要求。由於它是一只電池，響應(yīng)時不消耗能量，所附加的恒定電位較低，一般在幾十毫伏至二百毫伏內(nèi)，且漏電流極小，約為零點幾微安。因此這種傳感器用一節(jié)五號電池便可連續(xù)工作數(shù)百小時。再則這種傳感器在室溫中工作，對CO等易燃易爆氣體使用較安全。它可在地面惡劣環(huán)境中使用，也可在地下坑道中使用，能夠滿足嚴格的防爆要求。
2. 有較好的抗干擾性能。由於由不同氣體的電極和電解液組成、配方均不同，它們的電極電位不同，反應(yīng)電流的佳電極電位也不相同，因此具有較好的抗干擾性能。如在實驗中測定CO氣體傳感器的響應(yīng)電流時，測量不受甲烷、汽油氣、NO、NO2、SO2等氣體的干擾。
3. 有穩(wěn)定的較高的輸出性能。由于工作電極是在恒定電位下工作，被測氣體能產(chǎn)生穩(wěn)定的電化學反應(yīng)，因而保證了這種氣體傳感器有優(yōu)良的穩(wěn)定輸出性能。只要加在參比電極上的電壓不變，它的輸出響應(yīng)就不會發(fā)生突變。因此這種傳感器的測量精度較高，可達到0.5×10－6。
4. 響應(yīng)時間較快，20秒內(nèi)可達90％。無需取樣，在不增加氣泵的情況下，只要被測氣體對準傳感器的窗口，通過氣體擴散進入擴散電極便會迅速產(chǎn)生響應(yīng)。

5. 有較好的線性特性與溫度性能。從工作原理已知，在恒電位條件下，當傳感器的結(jié)構(gòu)和電解液一定時，氣體擴散電極一定，此時，反應(yīng)電流I就只與氣體濃度C成正比，I=KC，因此這類傳感器必然有較好的線性特性。
6. 由于所用電解液濃度高時吸收環(huán)境中的水蒸氣，而濃度低時電解液中的水分較易揮發(fā)，其電解液濃度會自動平衡，電導率變化較小，從而傳感器靈敏度受環(huán)境變化的影響較小。二、 金屬氧化物半導體一氧化碳傳感器
金屬氧化物半導體一氧化碳傳感器工作原理：
基于半導體原理開發(fā)的一氧化碳氣體傳感器，常見的有旁熱式元件和自加熱元件（也叫常溫元件）由于其工作原理簡單、易于制造、使用方便、價格低廉等特點曾引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。其原理可簡單表述為金屬氧化物
半導體在空氣中被加熱到一定溫度時，氧原子被吸附在帶負電荷的半導體表面，半導體表面的電子會被轉(zhuǎn)移到吸附氧上，氧原子就變成了氧負離子，同時在半導體表面形成一個正的空間電荷層，導致表面勢壘升高，從而阻礙電子流動。

在敏感材料內(nèi)部，自由電子必須穿過金屬氧化物半導體微晶粒的結(jié)合部位（晶界）才能形成電流。由氧吸附產(chǎn)生的勢壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動，傳感器的電阻即緣于這種勢壘。在工作條件下當傳感器遇到一氧化碳氣體時，氧負離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導致其表面濃度降低，勢壘隨之降低。導致傳感器的阻值減小。從而實現(xiàn)對一氧化碳的檢測。
該類一氧化碳傳感器由于其固有的精度、尤其是可靠性差與一氧化碳的檢測要求嚴重背離，這也是制約其大規(guī)模應(yīng)用的致命因素。

半導體氣體傳感器特性：
1. 半導體氣體傳感器的響應(yīng)速度和恢復速度與傳感器材料種類及所測氣體的種類相關(guān)，相應(yīng)通常在10s，回復時間約30s。
2. 在一定加熱條件下使用，電功率通常在幾百毫瓦。
3. 半導體傳感器的檢測原理是基于氣體在傳感器表面的化學吸附、反應(yīng)與脫附。環(huán)境溫度的變化會改變化學反應(yīng)速度，從而影響傳感器的敏感特性。此外，水蒸氣會吸附在傳感器表面，濕度將會引起Rs的降低。精確使用半導體氣體傳感器時應(yīng)考慮溫、濕度的影響。

三、 半固態(tài)電解質(zhì)電化學一氧化碳氣體傳感器
半固態(tài)電解質(zhì)電化學一氧化碳傳感器工作原理：
半固態(tài)電解質(zhì)電化學一氧化碳傳感器工作原理與電化學一氧化碳傳感器完全相同。使用的全液態(tài)酸性電解質(zhì)一直是業(yè)內(nèi)致力解決的主要問題，全氟離子磺酸膜的研制成功，為人們解決這一問題帶來了希望。但由于全氟離子磺酸膜必須在有穩(wěn)定的水汽環(huán)境條件下才能穩(wěn)定工作，而且其保水性能極差這一前提，使得人們將利用全氟離子磺酸膜設(shè)計的一氧化碳傳感器額外附加了一個儲水池從而與人們的設(shè)計初衷完全背離，電化學傳感器存在的漏液現(xiàn)象其并不能真正的解決。水極易逃逸的特性導致該類傳感器與電化學一氧化碳傳感器性能相差甚遠，因此盡管其極其廉價，其應(yīng)用仍然受到了極大限制。尤其是在工業(yè)、礦業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用仍是空白。

半固態(tài)電解質(zhì)電化學一氧化碳傳感器特性：
半固態(tài)電化學一氧化碳傳感器在選擇性、低功耗、線性輸出方面和通常的電化學一氧化碳傳感器的性能相差不大，但由于全氟離子交換膜固有的特性，其不足之處主要是：
1. 固體電解質(zhì)氣體傳感器絕大部分采用全氟離子交換膜，電解質(zhì)內(nèi)部無流動狀態(tài)的水，依靠吸附周圍環(huán)境的水蒸氣解離全氟離子交換膜上的質(zhì)子進行質(zhì)子導電，其電導率低，易受環(huán)境濕度的影響因而精度較低。因而其不能滿足工業(yè)場合檢測毒性氣體時對精度的要求。
2. 由于固體電解質(zhì)的電導率較低，固體電解質(zhì)氣體傳感器的靈敏度相對較低。

3. 低溫（0℃左右）固體電解質(zhì)的電導率急劇下降，其靈敏度大幅降低，極有可能引起漏氣不警報的后果。另外在低溫時傳感器儲水池內(nèi)的水有可能結(jié)冰，造成傳感器性能的嚴重劣化甚至脹破傳感器外殼。
4. 固體電解質(zhì)在高溫低濕（40℃，30%RH）時嚴重失水，電導率也會大幅下降引起靈敏度降低，并且再次回到正常環(huán)境中吸收水蒸氣達到重新平衡的狀態(tài)較慢，因而其性能恢復也較慢。

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