半導體氣體傳感器的原理

半導體氣體傳感器是利用氣體在半導體表面的氧化還原反應導致敏感元件電阻值發生變化而制成的。當半導體器件被加熱到穩定狀態，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在物體表面自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發掉，另一部分殘留分子產生熱分解吸附在物體表面。當半導體的功函數小于吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負離子吸附，半導體表面呈現電荷層。
例如氧氣，等具有負離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體。如果半導體的功函數大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有氫氣、一氧化碳等，它們被稱為還原性氣體。
當氧化型氣體吸附到n型半導體，還原性氣體吸附到p型半導體上時，將使半導體載流子減少，而使電阻增大。當還原型氣體吸附到n型半導體上，氧化型氣體吸附到p型半導體上時，則載流子增多，半導體阻值下降。
非電阻型氣體傳感器也是半導體氣體傳感器之一。它是利用mos二極管的電容-電壓特性的變化以及mos場效應晶體管的閾值電壓變化等特性而制成的氣體傳感器。由于這類傳感器的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩定價格便宜。利用特定材料還可以使傳感器對某些氣體特別敏感。