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敏感元件指能夠靈敏地感受被測變數並做出響應的元件。是感測器中能直接感受被測量的部分。

1基本介紹

敏感元件指能夠靈敏地感受被測變數並做出響應的元件。是感測器中能直接
敏感元件

  敏感元件

感受被測量的部分。
它是感測器的重要組成部分,下一環節是轉化元件。
能敏銳地感受某種物理、化學、生物的信息並將其轉變為電信息的特種電子元件。
有些感測器,它的敏感元件與轉化元件合併在一起。例如半導體氣體、濕度、溫度和壓力感測器等。
不同的感測器,它的敏感元件是不同的。例如應變式壓力感測器,它的敏感元件是一個彈性膜片。

2敏感量

能敏銳地感受某種物理、化學、生物的信息並將其轉變為電信息的特種電子元件。這種元件通常是利用材料的某種敏感效應製成的。敏感元件可以按輸入的物理量來命名,如熱敏(見熱敏電阻器)、光敏、(電)壓敏、(壓)力敏、磁敏、氣敏、濕敏元件。在電子設備中採用敏
敏感元件

  敏感元件

感元件來感知外界的信息,可以達到或超過人類感覺器官的功能。敏感元件是感測器的核心元件。隨著電子計算機和信息技術的迅速發展,敏感元件的重要性日益增大。

3緩變型跟突變型

敏感元件按輸入與輸出關係可歸納為兩類:一類是緩變型,另一類是突變型。前者的輸出信號在一較寬的範圍內隨輸入信號的增大而逐漸增加或減小,後者在輸入信號的某個很窄的範圍內有突變反應, 在此範圍外變化較小。對敏感元件的基本要求是:靈敏度、穩定性和可靠性高,互換性和生產重複性好,在某些情況下還要求有高的響應速率。

4敏感元件分類

力敏元件
電參數隨外界壓力改變而變化的敏感元件。力敏元件種類繁多,如電阻式、電容式、壓電式等。最常見的是金屬應變計和半導體應變計。金屬應變計是受外力的作用使金屬箔和金屬絲伸長或縮短,使電阻值發生變化來完成信息轉換功能的。應變材料多採用銅、鎳等金屬和合金。半導體應變計是利用半導體材料的壓阻效應製成的。圖2表示N型硅的電阻值隨壓強的變化。由圖2可見,在壓強約為20吉帕以下時,N型硅的電阻值隨壓強的變化呈線性。利用這一線性段可製成半導體應變計。半導體應變計又可分為體型和擴散型兩種。擴散型半導體應變計利用半導體平面工藝製成,性能優良,具有很大的發展前途。
力敏元件的基本參數為靈敏度,即電阻值的相對變化量與應變數的比值。金屬應變計的靈敏係數為2~3,而半導體應變計的靈敏係數為 20~200。力敏元件可用來測量壓力、位移、扭矩、加速度、氣壓、氣體流量等力學量。
氣敏元件
電參數隨外界氣體種類和濃度變化而變化的敏感元件。氣敏元件的氣敏效應機理尚處於探索階段。一般認為,氣體的吸附和解吸會導致半導體表面能帶結構的畸變,使宏觀電阻值發生變化。半導體氣敏元件靈敏度高、結構簡單、使用方便、價格低廉,自60年代問世以來發展迅速。許多氧化物材料如ZnO、SnO2、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO等都有氣敏效應。一般最常用的氣敏材料有SnO2和ZnO,它們的檢測靈敏度和溫度有關。氣敏元件的主要應用領域在防災報警、防止公害、檢測計量等方面。

濕敏元件

電參數隨環境濕度變化而變化的敏感元件。濕敏元件包括電解質濕敏元件、有機高分子膜濕敏元件、金屬氧化物濕敏元件和陶瓷濕敏元件等。濕敏電阻器的靈敏度以相對濕度變化 1%時的電阻值變化率來表示。多數濕敏電阻器的電阻值隨濕度增加而減小,這類濕敏電阻器稱為負特性濕敏電阻器。也有少數濕敏電阻器的電阻值隨濕度增加而增加。濕敏元件主要用於濕度測量和控制,按測濕範圍可分為高濕型、低濕型、全濕型三類。它在氣象、食品、紡織、輕工部門和環境空調、倉庫設施中獲得廣泛的應用。

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