Vật liệu có thể thay đổi tính chất của chúng tùy thuộc vào môi trường khí xung quanh. Thông thường sự thay đổi tính chất được khảo sát nhiều nhất là thay
đổi vềđộ dẫn điện. Những vật liệu nhạy khí thường được chia thành vật liệu nhạy khí khối và vật liệu nhạy khí bề mặt. Ví dụ như TiO2 tăng độ dẫn điện do sự hình thành các nút khuyết Oxi trong khối vật liệu. Với SnO2 cơ chế này thay đổi, mặc dù sai hỏng trong khối có ảnh hưởng đến độ dẫn điện của vật liệu, nhưng chính các nút khuyết oxi trên bề mặt mới là thành phần quyết định cho sự biến thiên độ dẫn của vật liệu. Do đó TiO2được gọi là vật liệu dò khí theo cơ chế khối còn SnO2 được gọi là vật liệu dò khí theo cơ chế bề mặt.
Qua nghiên cứu người ta kết luận rằng chính sự phân bố vùng dẫn và điểm cực tiểu của vùng dẫn, các hạt tải điện có độ linh động cao, chính sự thay đổi nồng
Sn O
độ hạt tải sẽ dẫn đến một sự thay đổi lớn trong độ dẫn của vật liệu. Trong cấu trúc vùng năng lượng, TiO2 có vùng cấm xiên, điểm cực tiểu của vùng dẫn không trùng với điểm Γ (Γ là điểm có tính đối xứng cao trong vùng Brillouin thứ nhất), do đó, sự
uốn cong của vùng dẫn khi hấp phụ khí trên bề mặt không ảnh hưởng đến tính chất dẫn của TiO2. Trong khi đó, mặc dù SnO2 cũng có những nút khuyết trong khối ảnh hưởng đến độ dẫn nhưng không đáng kể. Chính sự phân bố vùng dẫn với điểm cực tiểu tại điểm Γ và các hạt tải điện có độ linh động cao, sự thay đổi nồng độ hạt tải sẽ
dẫn đến một sự thay đổi lớn trong độ dẫn của vật liệu. Khi khí được hấp phụ, vùng dẫn bị uốn cong, tạo ra một rào thế năng dẫn đến sự thay đổi độ dẫn trong vật liệu và như vậy làm phát sinh tín hiệu nhạy khí.
Hình 2.2: Cấu trúc vùng năng lượng SnO2 theo tính toán bằng mô phỏng [18]