سنسور گاز نیمه هادی (Semiconductor Gas Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور گاز نیمه هادی (Semiconductor Gas Sensor) :
سنسور گاز نیمه هادی (یا سنسور MOS - Metal Oxide Semiconductor) یکی از رایج ترین و ارزان ترین نوع سنسورهای گاز است. این سنسورها از یک لایه نازک از اکسید فلزی (معمولا دی اکسید قلع - SnO₂) که روی یک زیرلایه (معمولا آلومینا) قرار گرفته و توسط یک گرم کننده (heater) تا دمای ۲۰۰-۴۰۰ درجه سلسیوس گرم می شود، ساخته شده اند. در این دما، اکسیژن هوا روی سطح اکسید جذب شده و بار منفی (الکترون) از نیمه هادی می گیرد و یک لایه تهی (depletion layer) ایجاد می کند که مقاومت ماده را افزایش می دهد.
هنگامی که یک گاز کاهنده (reducing gas) مانند CO، H₂، یا متان با سطح واکنش می دهد، با اکسیژن جذب شده ترکیب شده و الکترون ها را به نیمه هادی بازمی گرداند. این امر باعث کاهش مقاومت لایه اکسید فلزی می شود. میزان کاهش مقاومت متناسب با غلظت گاز است. سنسورهای نیمه هادی برای گازهای اکسیدکننده (مانند NO₂) برعکس عمل کرده و مقاومت افزایش می یابد.
مزایا:
هزینه بسیار پایین.
حساسیت بالا به طیف وسیعی از گازها.
عمر طولانی.
معایب:
انتخاب پذیری پایین (به بسیاری از گازها واکنش نشان می دهد).
تحت تأثیر شدید رطوبت.
مصرف توان بالا (به دلیل نیاز به گرم کننده).
زمان پاسخ و بازیابی نسبتا کند.
\[ R_s = R_0 \cdot [A]^{-\alpha} \]که
\[ R_s \]مقاومت سنسور،
\[ R_0 \]مقاومت در هوای تمیز،
\[ [A] \]غلظت گاز و
\[ \alpha \]ضریب حساسیت است.
کاربردها: آشکارسازهای نشت گاز خانگی (برای LPG، متان)، هشدار دهنده های کیفیت هوا، تشخیص گازهای سمی در صنعت (با محدودیت)، و رباتیک (تشخیص بو). معروف ترین خانواده این سنسورها، سری MQ (مانند MQ-2، MQ-135) هستند.
