跟着人们日子水平的进步和对环保的日益注重，对各种有毒、有害气体的勘探，对大气污染、工业废气的监控以及对食物和人居环境质量的检测都提出了更高的要求，作为感官或信号输入部分之一的气体传感器是必不可少的。气体传感器能够实时对各种气体进行检测和剖析，具有活络度高，呼应时刻短等长处；加上微电子、微加工技能和自动化、智能化技能的敏捷开展，使得气体传感器体积变小、价格低廉、运用便利，因而它在军事、医学、交通、环保、质检、防伪、家居等范畴得到了广泛的运用。但现在市售的气体传感器依然存在一些问题，如挑选性和安稳性较差等。气体传感器各项功能指标的进一步进步、新的气敏资料和新式气体传感器的开发正日益遭到注重，世界各国纷繁投巨资进行这一范畴的研讨。
气体传感器的品种许多，分类规范纷歧，依据传感器的气敏资料以及气敏资料与气体相互效果的机理和效应不同首要可分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、触摸焚烧式气体传感器、光学式气体传感器、石英振子式气体传感器、外表声波气体传感器等方式。
1 半导体气体传感器
半导体气体传感器分为金属氧化物半导体气体传感器和有机半导体气体传感器。
1.1金属氧化物半导体气体传感器
自上世纪60年代以来，金属氧化物半导体气体传感器就以较高的活络度、呼应敏捷等长处占有气体传感器的半壁河山。开始的气体传感器首要选用SnO2、ZnO为气敏资料，近些年又研讨开发了一些新式资料，除了少数单一金属氧化物资料，如WO3、In2O3、TiO2、Al2O3等外，开发的热门首要会集在复合金属氧化物和混合物金属氧化物［］，如表1所示。金属氧化物半导体传感器又可分为电阻式和非电阻式两种。
1.1.1电阻式金属氧化物半导体传感器
SnO2、ZnO是电阻式金属氧化物半导体传感器的气敏资料的典型代表，它们兼有吸赞同催化两层效应，归于外表操控型，但该类半导体传感器的运用温度较高，大约200～500℃。为了进一步进步它们的活络度，下降作业温度，一般向母猜中添加一些贵金属（如Ag、Au、Pb等），激活剂及粘接剂Al2O3、SiO2、ZrO2等［］。例如添加1% ZrO2的ZrO2－SnO2气体传感器关于１×１０－５的Ｈ２Ｓ气体活络度与未添加ZrO2的元件比较，活络度添加约50倍左右［］；在SnO2中添加Pb能明显进步呼应时刻。选用粉末溅射技能制备的外表层掺杂SnO2 /SnO2：Pt双层膜来检测CO的浓度，发现可下降作业温度，在室温至200℃温度规划内均显示出较高的活络度。经过添加不同的添加剂还能改进气体传感器的挑选性，在ZnO中添加Ag能进步对可燃性气体的活络度，参加V2O5能使其对氟里昂愈加活络，参加Ga2O3能进步对烷烃的活络度［］。Fe2O3系也归于该类气体传感器，用溶胶凝胶法和化学气相堆积法组成纳米级的Fe2O3对CH4、H2、C2H5OH有很好的活络性［］；向Fe2O3中参加少数的SO42－及四价金属离子如Sn4+因为按捺其晶粒成长而进步活络度［］。近年来选用薄膜技能和集成电路技能把加热元件、温度传感器、叉指电极、气体活络膜集成在硅寸底上制成了比惯例的多晶膜高的多得的气敏元件，而且结构简略、制造便利，能够依据被测气体挑选不同的活络膜，使得该类传感器成为很有开展前景的新式半导体气体传感器［］。但气敏元件一般暴露在大气中且加热元件的电压值决议了气敏元件的作业温度，因而怎么消除湿度和温度等环境要素对丈量的影响还未得到很好的处理。
1.1.2非电阻式金属氧化物半导体气体传感器
非电阻式金属氧化物半导体气体传感器首要包含MOS场效应管型气体传感器和二极管型气体传感器等。
氢气敏Pd栅MOSEFT是最早研制成的催化金属栅场效应气体传感器，当氢气与Pd发生效果时，场效应管的阈值电压将随氢气浓度而改变，以此来检测氢气。这种结构的气体传感器对氢气的活络度可达ppm级，而且挑选性十分好，但长时刻安稳性问题现在没有得到很好处理。此外Pd栅MOSFET场效应管型气体传感器还能够检测一些易分解出氢气的气体，如NH3、H2S等［］。选用YSZ作MOS场效应晶体管的栅极，Pt作金属栅可制成氧气敏场效应管型气体传感器［］。A.Fuchs等人用带有KI活络膜的场效应管气体传感器能够很好的完成O3的检测，在20～80ppb浓度规划内有很好的分辨率［］。将MOSFET的金属栅去掉，选用La0.7Sr0.3FeO3纳米薄膜作栅制造了微米尺度、室温作业的OSFET式气体传感器成功完成了对乙醇气体的检测。
晶体管型气体传感器的原理是吸附在金属与半导体界面间的气体使得半导体禁带宽度或金属的功函数发生改变，经过半导体整流特性的改变来判别其浓度的巨细。在掺锢的硫化镉上蒸腾一薄层钯构成钯/硫化镉二极管传感器，能够用来检测氢气。此外钯/氧化钛、钯/氧化锌、铂/氧化钛也可制成二极管活络元件用于氢气检测［］。
1.2有机半导体气体传感器
有机半导体资料因为其易操作性、工艺简略、常温挑选性好、价格低廉，易与微结构传感器相结合， 而且能够依据功用需求进行分子规划和组成等许多长处越来越遭到国内外研讨人员的注重。
酞菁类聚合物是有机半导体活络资料的代表，它们所具有的环状结构使得吸附气体分子与有机半导体之间发生电子授受联系。不同的酞菁聚合物可挑选如真空进步技能、LB膜技能、旋涂技能和自组织膜技能等制膜技能在检测器材上制得薄膜型气敏元件，还可制得传感器阵列，使其与计算机模式识别技能结合运用。谢丹等人在MOSFET基础上，依据电荷活动电容器原理，以三明治型稀土金属元素镤双酞菁协作物Pr［Pc（OC8H17）8］2为气敏资料，替代中心栅极中的空隙方位，使用LB超分子薄膜技能，将Pr［Pc（OC8H17）8］2与十八烷醇（OA）以1：3的份额混合而成的LB多层膜拉制在电荷活动场效应管（CFT）上，构成一种新式的具有CFT结构的LB膜NO2气体传感器，室温下检测NO2活络度可达5ppm［］。此外，聚吡咯、蒽、二萘嵌苯、β—胡萝卜素等［］近年来也被用作有机半导体气敏资料遭到人们重视。
2 固体电解质气体传感器
固体电解质指的是依托离子或质子来完成传导的一类固态物质。固体电解质气体传感器的原理是活络资料在必定气氛中会发生离子，离子的搬迁和传导构成电势差，依据电势差来完成气体浓度巨细的测定。因为这种传感器在必定温度下电导率高、活络度和挑选性好，所以在冶金石化、动力环保和宇航交通等各范畴均得到了广泛的运用。
ZrO2氧传感器是最具有代表性的固体电解质气体传感器。一般用 CaO、MgO、Y2O3安稳的ZrO2做氧离子导体，活络度十分高，1000℃ZrO2（CaO）传感器的丈量下限为10—13Pa氧，呼应快，可完成盯梢接连检测［］。该类传感器的特点是气敏资猜中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子相同，原理简略。
现在固体电解质气体传感器研讨的热门首要会集下面两类：一类是气敏资料吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子不相同的传感器；另一类是气敏资猜中吸附待测气体派生的离子与电解质中移动离子以及资猜中的固定离子都不相同的传感器。这两类原理相对杂乱，有些原理至今仍未得到合理解说。将用溶胶凝胶法组成的NASICON与BaCO3—LiCO3辅佐相复合电极做成小型CO2固体电解质气体传感器，发现该器材对CO2表现出杰出的线性活络特性、快速的呼应康复和较强的抗干扰才能［］；以NASICON为固体电解质，选用NaNO2为辅佐电极构成的传感器，发现对NO2和NO的活络性远优于NaNO2［］；从K2SO4、Na2SO4、Li2SO4、AgSO4到NaSiCON、Na-β（β）-Al2O3、Ag-β-Al2O3都被用做SO2气体传感器［］；固体电解质NH -CaCO3、YST-Au-WO3分别被用做NH3与H2S气体传感器［］； 本实验室选用单晶、多晶、LaF3（CaF2）制成H2O、H2、SO2固体电解质传感器，发现活络度和挑选性都较高［］。有机固体电解质以易成膜，弹性好，质轻，易构成大面积，且制备简略和质料易得等长处也引起许多研讨者的爱好。常见的有机固体电解质包含聚乙烯氧化物（PEO）、磷酸氢铀酰、Nafion高分子等［］，它们常被用做H2和水蒸气固体电解质传感器的氢离子导体（质子导电）。有机凝胶电解质传感器已用于检测空气中的H2S、PH3等有害气体。
3 触摸焚烧式气体传感器
触摸焚烧式气体传感器的作业原理是：气敏资料在通电状态下，温度约在300～600℃，当可燃性气体氧化焚烧或在催化剂效果下氧化焚烧，焚烧热进一步使电热丝升温，然后使其电阻值发生改变，丈量电阻改变然后丈量气体浓度［］。该种气体传感器的长处是对气体挑选性好，受温度和湿度影响小，呼应快，现已被广泛运用在石油化工厂、矿井、澡堂和厨房等处。现在实用化的触摸焚烧式气体传感器有规划出产的H2、LPG、CH4检测用产品，其次是碳化氢与有机溶剂蒸气检测用产品［］。但它们对低浓度可燃性气体活络度低，活络元件受催化剂损害较严峻。
4 光学式气体传感器
光学式气体传感器首要以光谱吸收型为主。它的原理是：不同的气体物质因为其分子结构不同、浓度不同和能量散布的差异而有各自不同的吸收光谱。这就决议了光谱吸收型气体传感器的挑选性、辨别性和气体浓度的仅有确定性。若能测出这种光谱便可对气体进行定性、定量剖析。现在现已开发了流体切换式、流程直接丈量式等多种在线红外吸收式气体传感器。在轿车的尾气中，CO、CO2和烃类物质的浓度，以及工业焚烧锅炉中的有害气体SO2、NO2都可选用光谱吸收型气体传感器来检测。
光学式气体传感器还包含荧光型、光纤化学资料型等类型。气体分子受激起光照耀后处于激起态，在回来基态的过程中宣布荧光。因为荧光强度与待测气体的浓度成线性联系，荧光型气体传感器经过测验荧光强度便可测出气体的浓度。光纤化学资料型气体传感器是指在光纤的外表或端面涂一层特别的化学资料，而该资料与一种或几种气体触摸时，引起光纤的耦合度、反射系数、有用折射率等许多功能参数的改变，这些参数又能够经过强度调制等方法来检测。例如：涂在光纤上的钯膜遇H2时分就会胀大，气体引起薄膜的胀大能够经过丈量干涉仪的输出光的强度来测得。
5 石英谐振式气体传感器
石英谐振式气敏元件由石英基片、金电极和支架三部分组成。其电极上涂有一层气体活络膜，当被测气体分子吸附在气体活络膜上时，活络膜的质量添加，然后使石英振子的谐振频率下降。谐振频率的改变量与被测气体的浓度成正比。该传感器结构简略、活络高，但只能运用在室温下作业的气体活络膜。选取聚乙烯亚胺PEI（poly ethylene imine）作活络膜，发现该传感器对CO2的气敏特性、挑选性都很好，对体积500×10-6的CO2气体测验，其呼应时刻为5s，康复时刻为2s。酞菁类聚合物也常被用来制成石英谐振式气敏元件。现在现已开宣布可测验NH3、SO2、HCl、H2S、醋酸蒸气的石英谐振式气体传感器。
6 外表声波气体传感器
外表声波气体传感器开展的前史很短，可谓是后起之秀。虽然在实用化方面还存在许多问题，但它契合信号体系数字化、集成化、高精度的方向，因而倍受世界上许多国家的高度注重。外表声波传播速度的影响要素许多，例如：环境温度、压力、电磁场、气体性质、固体介质的质量、电导率等。经过挑选适宜的活络膜来操控许多影响要素中的一个要素起主导效果。当质量起主导效果时，外表声波的振动频率与气体活络膜的密度成正比；当电导率起主导效果时，外表声波的振动频率与气体活络膜的方块电导率成反比。规划时，一般选用双通道延迟线结构来完成对环境温度和压力改变的补偿。现在研讨的该类气体传感器大多选用有机膜来做气敏资料，首要有聚异丁烯、氟聚多元醇等，被用来检测苯乙烯和甲苯等有机蒸气；酞菁类聚合物薄膜被用来检测ＮＯ２、ＮＨ３、ＣＯ、ＳＯ２等气体。
7 气体传感器的开展方向
气体传感器的研讨触及面广、难度大，归于多学科穿插的研讨内容。要实在进步传感器各方面的功能指标需求多学科、多范畴研讨作业者的协同协作。气敏资料的开发和依据不同原理进行传感器结构的合理规划一向遭到研讨人员的重视。未来气体传感器的开展也将环绕这两方面打开作业。具体表现如下：
气敏资料的进一步开发一方面寻觅新的添加剂对已开发的气敏资料功能进行进一步进步；另一方面充分使用纳米、薄膜等新资料制备技能寻觅功能愈加优胜的气敏资料。
新式气体传感器的开发和规划依据气体与气敏资料或许发生的不同效应规划出新式气体传感器。近年来外表声波气体传感器、光学式气体传感器、石英振子式气体传感器等新式传感器的开发成功进一步开阔了规划者的视界。现在仿生气体传感器也在研讨中。
气体传感器传感机理的进一步研讨新的气敏资料和新式传感器层出不穷，很有必要在理论上对它们的传感机理进行深度的研讨。只要机理清晰了，下一步的作业才会少走弯路。
气体传感器的智能化出产和日子一日千里的开展对气体传感器提出了更高的要求，气体传感器智能化是其开展的必经之路。智能气体传感器将在充分使用微机械与微电子技能、计算机技能、信号处理技能、电路与体系、传感技能、神经网络技能、含糊理论等多学科归纳技能的基础上得到开展。
仿生气体传感器的敏捷开展 警犬的鼻子便是一种活络度和挑选性都十分好的抱负气敏传感器，结合仿生学和传感器技能研讨相似狗鼻子的＂电子鼻＂将是气体传感器开展的重要方向之一。
