Cảm biến khí và lĩnh vực cảm biến đang ngày càng có một tầm quan trọng trong cuộc sống. Khi công nghiệp tự động hoá ngày càng phát triển, môi
trường sống và làm việc cần được bảo đảm an toàn hơn thì lĩnh vực cảm biến là một phần không thể thiếu, trong đó có cảm biến khí. Trong y học, vấn đề an toàn, kiểm tra chất lượng khí trong nhà, điều kiển môi trường, sản xuất công nghiệp,… là các lĩnh vực mà cảm biến khí đóng một vai trò quan trọng.
Việc chế tạo cảm biến dựa trên nhiều nguyên lý khác nhau như: thay đổi trở kháng, điện hoá, quang, quang hóa, quang điện hóa, hiệu ứng từ,… Tuy nhiên, cảm biến thay đổi điện kháng mà chủ yếu là điện trở đã và đang được sử dụng rộng rãi với một vài ưu điểm như đơn giản, rẻ tiền, độ nhạy cao…. Thông thường cảm biến khí điện trở được phân thành hai loại chính: cảm biến khí dạng khối và cảm biến khí dạng màng (màng dày cỡ vài m đến vài chục m, màng mỏng cỡ vài trăm nm). Hình 1.17 đưa ra các dạng lớp vật liệu nhạy khí trên cơ sở vật liệu ôxít bán dẫn.
Hình 1.17.Các loại cảm biến nhạy khí trên cơ sở vật liệu oxit bán dẫn [19]. Thông thường linh kiện cảm biến khí bao gồm các bộ phận chính sau: - Điện cực: dùng để cấp dòng điện và lấy tín hiệu điện ra.
- Lò vi nhiệt: dùng để cung cấp nhiệt độ cho cảm biến đạt đến nhiệt độ làm việc (nhiệt độ làm việc của cảm biến khí thường lớn hơn nhiệt độ môi trường).
- Lớp nhạy khí: oxit bán dẫn có điện trở thay đổi theo môi trường khí xung quanh.
Với ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền cảm biến khí được chế tạo trên cơ sở của vật liệu oxit kim loại bán dẫn được sử dụng nhiều nhất. Trong tất cả các loại oxit thì oxit bán dẫn được xem là hoạt động bề mặt ổn định nhất (nhiệt độ hoạt động thường khoảng 300 o
C – 500 oC).