2.2 Cảm biến đo nồng độ khí
2.2.4 Cảm biến bán dẫn (MOS)
Cảm biến bán dẫn phát hiện khí bằng phản ứng hóa học diễn ra khi khí tiếp xúc trực tiếp với cảm biến. SnO2 là vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong cảm biến bán dẫn, và điện trở trong cảm biến bị giảm khi tiếp xúc với khí được theo dõi. Trở kháng của SnO2thường khoảng 50 kΩ trong không khí nhưng có thể giảm xuống còn khoảng 3,5kΩ khi có sự hiện diện của 1% mêtan. Sự thay đổi trở kháng này được sử dụng để tính toán nồng độ khí. Cảm biến bán dẫn thường được sử dụng để phát hiện hydro, oxy, hơi rượu và các khí độc hại như carbon monoxide. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất cho cảm biến bán dẫn là cảm biến carbon monoxide. Cảm biến loại này cũng được sử dụng trong máy đo nồng độ cồn trong hơi thở. Vì cảm biến này phải tiếp xúc với khí để phát hiện ra nó, nên các cảm biến bán dẫn có phạm vi hoạt nhỏ hơn so với cảm biến hồng ngoại hoặc máy dò siêu âm.
Hình 2-10: Nguyên lý làm việc của cảm biến MOS
Ưu điểm: Có khả năng hoạt động tốt ở môi trường có độ ẩm thấp. Có thể phát hiện được nhiểu loại khí, bao gồm cả khí dễ cháy. Giá của loại cảm biến này rẻ hơn rất nhiều so với các dòng cảm biến khác.
Nhược điểm: Đầu ra của các cảm biến MOS thay đổi lôgarit với nồng độ khí. Điều này giới hạn độ chính xác của cảm biến và phạm vi đo tổng thể của cảm biến. Những thay đổi về nồng độ oxy, độ ẩm và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến. Mặc dù cảm biến MOS có chi phí tương đối thấp, nhưng độ ổn định và độ lặp lại của cảm biến kém. Tiêu thụ điện năng cao do sự gia nhiệt của nguyên tố, hạn chế việc sử dụng cảm biến này trong các thiết bị di động. Cảm biến MOS thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện khí cố định có chi phí thấp, có mạch điều khiển điện tử.