电化学气体传感器的工作原理是什么（电化学气体传感器的工作原理图）

近年来，气体传感器的应用越来越广泛。随着物联网等电子技术的发展，其技术逐渐向小型化、集成化、模块化和智能化方向发展。在工业领域，气体传感器是一个可以保护人员和设备免受有害气体直接或间接威胁的领域。无论是便携式可燃气体报警器还是固定式气体传感器，用户都必须非常清楚为保证设备在使用寿命期间的安全运行而产生的巨大成本。其中电化学气体传感器广泛应用于工业和农业领域。

电化学气体传感器

硫化氢、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等易燃、有毒、有害气体都具有电化学活性，可以通过电化学方法进行氧化或还原。通过这些反应，可以区分气体成分并检测气体浓度。电化学气体传感器就是基于此。

以一氧化碳为例。当一氧化碳通过工作电极上的孔隙进入工作电极表面时，由于工作电极的催化作用而在工作电极上被氧化。反应过程为：CO+H2OCO2+2H++2e-

工作电极上的H+和电子被氧化后，被电解质转移到距工作电极一定距离的电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应为：1/2O2+2H++2e-H2O

因此，在传感器中，可以发生可逆的氧化还原反应。其反应为：2CO+O22CO2

这种可逆的氧化还原反应总是发生在工作电极和对电极之间，并且在两个电极之间形成电位差。然而，由于两个电极之间的反应会引起电极极化，因此很难保持恒定的极间电位，从而限制了一氧化碳浓度的检测范围。

半导体气体传感器

这种方法是通过改变光敏元件的电阻，使其在半导体表面发生氧化还原反应而得到的。当半导体器件加热到稳定状态，与半导体表面进行气体接触时，被吸附的分子首先会在目标表面上自由扩散，然后失去动能，一部分被汽化，剩余的分子被汽化。通过热分解吸附在目标表面。目标表面。如果半导体的工作效率低于其吸附能力，来自该材料的电子将被吸引到具有电荷层的半导体。例如，氧气等可以吸收负离子的气体称为氧化气体。当半导体的能量大于吸收的能量时，它会向器件发射电子，形成正离子。氢气、一氧化碳等是被称为“还原性气体”的气体。

氧化性气体被吸附在n型半导体上，而还原性气体被吸附在P型半导体上，从而减少了半导体的载流子，增加了电阻。还原性气体吸附在n型半导体上，而氧化性气体吸附在p型半导体上，增加了载流子，降低了半导体电阻。

审稿人：刘庆