發布日期：2022-10-09 點擊率：97
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半導體傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
審核
。
半導體傳感器(semiconductor transducer)是指利用半導體材料的各種物理、化學和生物學特性制成的傳感器。所采用的半導體材料多數是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半導體傳感器種類繁多，它利用近百種物理效應和材料的特性，具有類似于人眼、耳、鼻、舌、皮膚等多種感覺功能。
中文名
半導體傳感器
外文名
semiconductor transducer
優 點
靈敏度高、響應速度快
性 質
傳感器
材 料
硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物
應用領域
工業自動化、遙測
目錄
1
簡介
2
優點
3
應用領域
4
分類
?
物理敏感類
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化學敏感類
?
生物敏感類
5
代表品種
?
溫度傳感器
?
壓力傳感器
?
濕度傳感器
?
氣體傳感器
?
離子傳感器
?
生物傳感器
6
氣敏傳感器
?
用途
?
材料
?
工作原理
?
類型及結構
7
濕敏傳感器
?
濕度的分類
?
氯化鋰濕敏電阻
?
陶瓷濕敏電阻
8
色敏傳感器
?
工作原理
?
基本特征
9
應用
半導體傳感器簡介
編輯
語音
半導體傳感器是一種新型半導體器件，它能夠能實現電、光、溫度、聲、位移、壓力等物理量之間的相互轉換，并且易于實現集成化、多功能化，更適合于計算機的要求，所以被廣泛應用于自動化檢測系統中。由于實際的被測量大多數是非電量，因而傳感器的主要工作就是將非電信號轉換成電信號
[1]
。
半導體傳感器優點
編輯
語音
優點是靈敏度高、響應速度快、體積小、重量輕、便于集成化、智能化，能使檢測轉換一體化。
半導體傳感器應用領域
編輯
語音
半導體傳感器的主要應用領域是工業自動化、遙測、工業機器人、家用電器、環境污染監測、醫療保健、醫藥工程和生物工程
[2]
。
半導體傳感器分類
編輯
語音
半導體傳感器按輸入信息分為物理敏感、化學敏感和生物敏感半導體傳感器三類
半導體傳感器物理敏感類
圖1常用的物理效應
將物理量轉換成電信號的器件，按敏感對象分為光敏、熱敏、力敏、磁敏等不同類型，具有類似于人的視覺、聽覺和觸覺的功能。這類器件主要基于電子作用過程，機理較為簡單，應用比較普遍，半導體傳感器的無觸點開關應用尤廣。它們與微處理機相配合，能構成遙控、光控、聲控、工業機器人和全自動化裝置。圖1列出常用的物理效應。
半導體傳感器化學敏感類
將化學量轉換成電信號的器件，按敏感對象可分為對氣體、濕度、離子等敏感的類型，具有類似于人的嗅覺和味覺的功能。這類器件主要基于離子作用過程，機理較為復雜，研制較難，但有廣闊的應用前景。通常利用的化學效應有：氧化還原反應、光化學反應、離子交換反應、催化反應和電化學反應（固體電解質濃淡電池反應）等。
半導體傳感器生物敏感類
將生物量轉換成電信號的器件，往往利用膜的選擇作用、酶的生化反應和免疫反應，通過測量反應生成物或消耗物的數量達到檢測的目的。生物敏感傳感器所用的敏感功能材料是蛋白質，而蛋白質分子只能同特定物質起化學反應。通常利用的生物學效應有抗原抗體反應、酶作用下的氧化反應、微生物活組織和細胞的呼吸功能等。
半導體傳感器代表品種
編輯
語音
半導體傳感器semiconductor sensor利用半導體性質易受外界條件影響這一特性制成的傳感器。根據檢出對象，半導體傳感器可分為物理傳感器（檢出對象為光、溫度、磁、壓力、濕度等）、化學傳感器（檢出對象為氣體分子、離子、有機分子等）、生物傳感器（檢出對象為生物化學物質）。光傳感器 根據光和半導體的相互作用原理制成的傳感器。通過在半導體中摻進雜質可以在禁帶中造成新的能級，可以人為地將光的吸收移至長波范圍。半導體光傳感器種類很多，可以通過光導效應、光電效應、光電流等實現光的檢出，如光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電池等。改變結構，還可以制成具有新功能的光傳感器，例如靈敏度高和響應速度快的近紅外檢出器件、僅在特定波長范圍靈敏的器件、發光與受光器件處于同一襯底的器件、可進行光檢出和電流放大的器件、光導膜與液晶元件相結合的器件、電荷耦合器件等
[3]
。
半導體傳感器溫度傳感器
一般隨溫度的上升，半導體中載流子濃度增加、電阻降低。利用這種效應可以制成熱敏電阻。由于半導體載流子濃度與溫度有關，還會產生顯著的塞貝克效應。當P 型半導體兩端存在溫度差墹T，熱端的空穴濃度大，因此空穴向冷端擴散，并在此端產生正的空間電荷場。這個電壓（塞貝克電壓uS）約為150μV/K。對N型半導體，圖2 中載流子為電子，冷端連接點為負。因此，同時使用P型與N型半導體電偶的uS可達300μV/K，比金屬的uS（40μV/K）大一個數量級。半導體溫度傳感器分為兩類：接觸型和非接觸型。接觸型又分為熱敏電阻與PN結型兩種。隨著溫度的變化，半導體感溫器件電阻會發生較大的變化，這種器件稱為熱敏電阻。常用的熱敏電阻為陶瓷熱敏電阻，分為負溫度系數（NTC）熱敏電阻、正溫度系數（PTC）熱敏電阻和臨界溫度電阻（CTR）。熱敏電阻一般指NTC熱敏電阻。PN結溫度傳感器是一種利用半導體二極管、三極管的特性與溫度的依賴關系制成的溫度傳感器。非接觸型溫度傳感器可檢出被測物體發射電磁波的能量。傳感器可以是將放射能直接轉換為電能的半導體物質，也可以先將放射能轉換為熱能，使溫度升高，然后將溫度變化轉換成電信號而檢出。這可用來測量一點的溫度，如測溫度分布，則需進行掃描。當對象溫度低、只能發射紅外線時，則須檢出其紅外線。半導體磁傳感器體積小、重量輕、靈敏度高、可靠性高、壽命長，在電子學領域得到應用。此外，還可利用磁效應制作長度與重量傳感器、高分辨（0.01度）的傾斜傳感器，以及測定液體流量等
[2]
。
半導體傳感器壓力傳感器
半導體在承受壓力時禁帶寬度發生變化，導致載流子濃度和遷移率變化。這樣引起的電阻變化比金屬絲受壓時截面積減小引起的電阻變化要大兩個數量級。因此半導體壓力傳感器具有高靈敏度。將 P型半導體與 N型半導體組合使用還可制成靈敏度更高的壓力傳感器。擴散型半導體壓力傳感器采用集成電路工藝制成，可以提高性能，改進測量的精度。如加工硅單晶制成受壓膜片，在其表面用平面工藝擴散再制成壓力規，由于二者處在同一硅片上，可以減少滯后、提高精度。使用半導體壓力傳感器測量生物體各部分的壓力比使用古老的脈壓、血壓測量方法，具有精度高、體積小、可在生物體自然狀態下測量和安全（微小電流）的優點。
半導體傳感器濕度傳感器
當半導體表面或界面吸附氣體分子或水分子時，半導體表面或界面的能帶發生變化。利用這種半導體電阻的變化可檢測氣體或濕度。半導體濕度傳感器具有體積小、重量輕的特點，實用的有ZnO-Cr2O3系、TiO2-V2O5系陶瓷濕度傳感器。ZnO-Cr2O3系陶瓷濕度傳感器用于室內空調，可精密控制濕度，與微機結合能自動去濕，節省電能。TiO2-V2O5系陶瓷濕度傳感器耐熱性好，可測量60℃以上的環境濕度，還可用于醫藥、合成纖維工廠中存在有機物蒸氣時的濕度測量。
半導體傳感器氣體傳感器
利用半導體與氣體接觸時電阻或功函數發生變化這一特性檢測氣體。氣體傳感器分為電阻式與非電阻式兩種。電阻式采用SnO2、ZnO等金屬氧化物材料制備，有多孔燒結件、 厚膜、 薄膜等形式。根據半導體與氣體的相互作用是發生在表面還是體內，又分為表面控制型與體控制型。表面控制型電阻式傳感器包括SnO2系傳感器、ZnO系傳感器、其他金屬氧化物（WO3、V2O5、CdO、Cr2O3等） 材料的傳感器和采用有機半導體材料的傳感器。體控制型電阻式傳感器包括Fe2O3系傳感器、ABO3型傳感器和燃燒控制用傳感器。這類傳感器可檢測甲烷、丙烷、氫、一氧化碳等還原性氣體，氧、二氧化氮等氧化性氣體，具有強吸附力的胺類和水蒸汽等。非電阻式氣體傳感器利用氣體吸附和反應時引起的功函數變化來檢測氣體。它可分為金屬－半導體結二極管型傳感器（利用金屬與半導體界面上吸附氣體時，二極管整流特性的變化）、MOS二極管型傳感器（采用MOS結構，通過C-V特性的漂移檢測氣體）和MOS FET型傳感器（通過MOS FET的閾值電壓變化檢測氣體）。半導體氣體傳感器靈敏度高，可用于可燃氣體防爆報警器，CO、H2S等有毒氣體的監測器。通過穩定性研究，一些傳感器可用于氣體濃度的定量監測。半導體氣體傳感器在防災、環境保護、節能、工程管理、自動控制等方面有廣泛的應用。
半導體傳感器離子傳感器
半導體離子傳感器體積很小，能直接插入生物體內進行連續測量，隨時監視患者的病情。半導體表面的電阻隨垂直于表面的電場變化。利用這種場效應制成的絕緣柵場效應晶體管 (IGFET）可作為化學傳感器。而在測量離子時，即稱為離子靈敏場效應晶體管（ISFET）。ISFET的柵絕緣層表面只對特定的離子產生響應并形成離子感應層。這種界面電位的變化通過FET的漏極電流變化檢出。ISFET的小型化不存在離子選擇電極電阻過大的問題，它的輸出阻抗很小。由于界面雙電層的穩定性，即使在濃度很低的情況下也能檢出界面電位的變化，因此具有很高的靈敏度。ISFET可用來測量H+、Na+、K+、Ca++、Ag+、NH嬃等陽離子和F-、Cl-、Br-、I-、CN-等陰離子，還可制成復合ISFET（即同一 ISFET可測幾種不同的離子）和FET型的參考電極（REFFET）等
[1]
。
半導體傳感器生物傳感器
改變 ISFET敏感膜或采用其他結構可以檢出復雜的生物化學物質。這種傳感器用于醫療、食品、醫藥、環境保護等方面。例如，在臨床化學檢查中，用固定酵素作電極的方法對血液中葡萄糖、淀粉酶、甲胍乙丙脂、尿素、尿酸進行分析，迅速而又簡便。生物傳感器正向檢測更復雜的生物關聯物質、免疫物質、細胞和微生物的方向發展。采用集成化技術，將半導體傳感器與信息處理電路集成于同一芯片，可以增加傳感器的功能。此外，還可以在同一襯底上制作能檢出不同對象的具有復合功能的半導體傳感器器件。已出現單片集成傳感器和混合集成傳感器，將傳感器與微處理機相結合可以制成具有自動補償功能和預知判斷功能的智能化器件。半導體傳感器優點是靈敏度高、可靠性好、可實現多功能、 小型化、 智能化，缺點是多感性、選擇性差、在極限狀態下（例如高溫）不能使用。針對結晶型半導體傳感器的不足，人們正在研究無定形半導體傳感器。
半導體傳感器氣敏傳感器
編輯
語音
半導體傳感器用途
主要用于工業上天然氣、煤氣、石油化工等部門的易燃、易爆、有毒、有害氣體的監測、預報和自動控制, 氣敏元件是以化學物質的成分為檢測參數的化學敏感元件。
半導體傳感器材料
氣敏電阻的材料是金屬氧化物半導體（分P型如氧化錫和N型如氧化鈷），合成材料有時還滲入了催化劑, 如鈀（Pd）、鉑（Pt）、銀（Ag）等。
半導體傳感器工作原理
（1）敏感材料的功函數
忻華泰. 半導體傳感器[J]. 國外計量, 1980(4):17+32.
2.
牛德芳. 半導體傳感器原理及其應用[M]. 大連理工大學出版社, 1993.
3.
李先文, 黃強. 半導體傳感器在中國的研究和發展[J]. 傳感器世界, 1998(3):1-8.
4.
陳杰．傳感器與檢測技術：高等教育出版社，2002.8：90
半導體制冷片,PT1000溫度傳感器
(1).半導體制冷模塊
該系列半導體制冷模塊是為制冷量的最大化而設計的。由于采用了高密度的半導體器件排列方式，從而使其在相同的基板尺寸下獲得更大的制冷功率和效率。這種高制冷密度的特性可以使熱交換器實現小型化，并且更為有效。
TEM Model No.
?
Imax
(A)
Vmax
(V)
Tmax
(℃)
Qcmax
(W)
Dimensions(mm)
W1
L1
L2
H
9500/241/060B
6.0
33.1
72
108
55.0
55.0
—
4.16
9500/241/085B
8.5
33.1
72
153
55.0
55.0
—
3.94
9500/391/085B
8.5
53.8
72
248
55.0
55.0
—
3.35
9500/199/100B
10.0
27.4
72
148
40.0
40.0
—
3.35
9500/241/100B
10.0
33.1
72
180
55.0
55.0
—
3.64
9500/337/100B
10.0
46.4
72
252
55.0
55.0
—
3.35
9500/127/120B
12.0
17.5
72
114
39.7
39.7
—
3.45
9505/127/150B
15.0
17.5
72
142
40.0
40.0
—
3.45
9500/131/150B
15.0
18.0
72
147
30.0
60.0
—
3.45
9501/242/160B
16.0
33.3
72
289
55.0
55.0
58.0
3.45
9506/031/600B
60.0
4.3
72
139
55.0
55.0
—
4.85
(2).PT1000溫度傳感器
金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化,并且具有很好的重現性和穩定性，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，通常使用的鉑電阻PT1000溫度傳感器0℃時阻值為1000Ω,100℃時阻值為1385.1Ω，電阻變化率為3.851Ω/℃。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩定性好，應用溫度范圍廣，是中低溫區（-200～650℃）最常用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成各種標準溫度計（涵蓋國家和世界基準溫度）供計量和校準使用。鉑電阻Pt1000傳感器有良好的長期穩定性,典型實驗數據為：在400℃時持續300小時,0℃時的最大溫度漂移為0.02℃。 如表1:
型號
0℃時標準電阻值R
100℃時標準電阻值R
Pt100
100.00 Ω
138.51 Ω
Pt1000
1000.0 Ω
1385.1 Ω
?
2020中國(上海）國際智慧教育博覽會
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2020上海國際智能生活展覽會
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TTE2020中國國際智能物流及運輸技術展覽會
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TTE2020中國國際智能物流及運輸技術展覽會將于2020年5月13日-15在國家會展中心（上海虹橋）舉辦。
2020藍鯨展·國際標簽展&國際軟包裝展&國際功能薄膜展
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2020上海國際智能交通與停車設備展覽會
新聞來源：新國際博覽 2019-10-10 共有: 2991 瀏覽
2020上海國際智能交通與停車設備展覽會將于2020年4月16-18日在上海新國際博覽中心舉辦。，商業中心、醫院、學校、寫字樓、住宅小區和其他公共設施等用戶對停車設施的需求，促進了停車設備行業的發展。目前，我國擁有立體車庫的城市已超過500個，在停車資源緊缺的背景下，利用效率不高加劇了停車難問題。近年來，在國家大力提倡節能環保的大背景下，新能源汽車銷量的猛增，電動汽車充電樁的需求量也在不斷提升。大
礦用張力傳感器
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礦用張力傳感器（以下簡稱張力傳感器）為礦用本質安全型，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸性氣體環境中，與皮帶機綜合系統配合使用，用于測量煤礦井下皮帶輸送機膠帶張緊力，防止皮帶因張力下降引起打滑及張力過大引起皮帶受拉變形等故障，作為KHP128Z型煤礦用帶式輸送機保護裝置主機的張力傳感器，當皮帶機的皮帶張緊程度超限時，裝置將自動開啟張緊絞車進行調整。
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2020上海國際智慧交通博覽會
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GQQ0.1礦用煙霧傳感器
新物聯號：恒旺集團 2019-10-18 共有: 1088 瀏覽
GQQ0.1礦用煙霧傳感器為礦用本質安全型，用于監測煤礦井下機械故障磨擦、電纜發熱、煤層自燃等原因引起的火災事故。可安裝在煤礦井下的帶式輸送機機旁易發熱處，作為礦用帶式輸送機保護裝置的煙霧保護信號檢測之用。
CIROS 2020第9屆中國國際機器人展覽會
新物聯號：企碩展覽 2019-10-23 共有: 984 瀏覽
IEMP2020中國國際精密機械加工展覽會，展會時間：2020年5月13日-15 展會地點：國家會展中心（上海虹橋），同期舉辦： CIROS 2020第9屆中國國際機器人展覽會，iFes 中國國際智能工廠裝備及解決方案展覽會
目博科技異軍突起，市場份額節節遞增
新物聯號：目博科技 2019-10-23 共有: 991 瀏覽
目博科技，在交通強國口號愈發強烈的今天，已在智慧交通行業潛心鉆研近十年，技術遙遙領先，無論是智慧停車感知設備——地磁車位檢測器的研究，還是智能車位鎖，依托物聯網，實現交通從上路到停車，各個環節極盡“智慧化”，目博科技，技術領先，銷量不斷攀升，必定更加專注，實力助力智慧交通。
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2019年全球十大物聯網平臺IOT Platform介紹
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目前，物聯網在第六屆世界互聯網大會一再被提及，物聯網、人工智能、大數據、云計算、區塊鏈被一致認為是未來科技發展的趨勢和新方向。隨著5G的全球逐漸商用，物聯網將迎來再大的發展機遇！讓我們一起去看下，2019年最受歡迎的物聯網平臺，以下是2019年全球最受歡迎的物聯網平臺的列表和比較。
2020中國(深圳)國際工業互聯網創新應用展覽會
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5G時代，智能社會撲面而來，大數據、人工智能、物聯網、云計算等技術的聚合效應和飛速發展，推動“智能+”時代的到來，社會生活和生產制造從萬物互聯邁向萬物智聯，人類進入智慧新時代！ 由深圳自動化學會工業互聯網專委會、香港貿發展覽集團聯手匠心打造的“2020中國(深圳)國際工業互聯網創新應用展覽會”，簡稱“CIIA Expo 2020”，定于2020年09月02-04日在深圳會展中心隆重舉辦。
警惕利用物聯網概念進行的傳銷活動
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據華商報記者寧軍報道，西安某物聯網公司，利用新興物聯網行業的熱點，搭建了基于傳銷模式所謂的積分平臺，通過會員推薦會員、組織聽課等方式吸收資金發展下線。近日，西安市未央區法院審結了一起利用網絡設計騙局、誘惑4994名群眾參與傳銷的案件，7人獲刑。
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隨著高科技的迅速發展，手機支付已經遍及中國的大街小巷，但是如果有刷臉支付，你敢用嗎？日前在廣州大到商場，小到小超市，老板們和收銀都在推刷臉支付。當然這和支付平臺付給商家的補貼有關，為的是搶占無感支付的先機。目前有支付寶旗下的“蜻蜓”、微信名下的“青蛙”以及銀聯云閃付門下的“刷臉付”都在推刷臉支付，也有不少的代理商專門運營這塊業務。
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OFweek維科網
2020年12月7日
2020年12月3日,艾邁斯半導體今日宣布推出全球最高精度的數字溫度傳感器AS6221。 AS6221可在20°C至42°C的溫度范圍內實現±0.09°C的測量精度,適合測量人體及皮膚溫度。而當今市場上,尚未有任何其他同類數字溫度傳感器能夠實現優于±0....百度快照
冷卻液溫度傳感器的原理是什么?
開開開開車
昨天11:57
冷卻液溫度傳感器原理如下：1.冷卻液溫度傳感器為負溫度系數電阻計NTC，內部是半導體熱敏電阻。隨溫度升高，電阻值下降。2.DME通過測量其電壓值，計算電阻大小，從而推算冷卻液溫度。冷卻液溫度傳感器有兩個PIN：PIN1為信號線，PIN2為搭鐵...百度快照
...請問我們的溫度傳感器是否能夠用在,新能源汽車功率半導體(IGB...
新浪財經
2019年5月10日
投資者提問:請問我們的溫度傳感器是否能夠用在,新能源汽車功率半導體(IGBT)上呢董秘回答(華工科技sz):投資者您好,高理公司針對新能源汽車領域,重點提供新能源汽車空調加熱與動力電池的熱管理系統的傳感器及組件,公司在第一代風加百度快照
什么叫半導體傳感器?半導體傳感器作用是什么?
網易新聞
2018年11月5日
(2)半導體溫度傳感器。半導體溫度傳感器是用來測量環境溫度的傳感器。半導體溫度傳感器分為接觸型和非接觸型兩大類。接觸型又分為熱敏電阻與PN結型溫度傳感器。 半導體載流子的濃度與溫度有關,隨著溫度的變化,半導體感溫器件的電阻會發生較大...百度快照
Excelio推出射頻識別高精度無線溫度傳感器芯片EL9265
RFID世界網
2019年4月10日
摘要:位于深圳市南山區蛇口網谷的半導體芯片設計廠商卓捷創芯科技(深圳)有限公司發布全球首款低頻識別高精度無線溫度傳感器芯片EL9265。 位于深圳市南山區蛇口網谷的半導體芯片設計廠商卓捷創芯科技(深圳)有限公司發布全球首款低頻識別高精度...百度快照
溫度傳感器的特性與分類以及結構詳解
電子產品世界
2017年10月11日
傳統的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導體溫度傳感器都是將溫度值經過一定的接口電路轉換后輸出模擬電壓或電流信號,利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數字轉換接口電路集成在一起,就成為具有數字輸出能力的數字溫度...百度快照
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