
人們已經發現SnO2、ZnO、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO2等材料都存在氣敏效應。用這些金屬氧化物制成的氣敏薄膜是一種阻抗器件,氣體分子和敏感膜之間能交換離子,發生還原反應,引起敏感膜電阻的變化。作為傳感器還要求這種反應必須是可逆的,即為了消除氣體分子還必須發生一次氧化反應。傳感器內的加熱器有助于氧化反應進程。
在SnO2材料內摻雜是改善傳感器選擇性的主要方法,添加Pt、Pd、Ir等貴金屬不僅能有效地提高元件的靈敏度和響應時間,而且,催化劑不同,導致不同的吸附傾向,從而改善選擇性。例如在SnO2氣敏材料中摻雜貴金屬Pt、Pd、Au可以提高對CH4的靈敏度,摻雜Ir可降低對CH4的靈敏度,摻雜Pt、Au提高對H2的靈敏度,摻雜Pd降低對H2的靈敏度。
按質量計算,在SnO2中加入3~5%的ThO2,5%的Sm2.在600℃的H2氣氛中燒結,制成厚膜器件,工作溫度為400℃。則可作為CO檢測器件。上圖右圖是燒結溫度為600℃時氣敏器件的特性。可看出,工作溫度在170~200℃范圍內,對H2的靈敏度曲線呈拋物線,而對CO改變工作溫度則影響不大,因此,利用器件這一特性可以檢測H2。而燒結溫度為400℃制成的器件,工作溫度為200℃時,對H2、CO的靈敏度曲線形狀都近似呈直線,但對CO的靈敏度要高得多,可以制成對CO敏感的氣體傳感器。