所謂氣體傳感器，是一種可以檢查出目視不到的氣體存在的傳感裝置。在以家用天燃氣·丙烷氣體報警器為主的空調與空氣潔凈器、汽車等領域廣泛得到應用。現在對我公司最擅長的4種氣體檢測原理進行說明。
簡單的架構
STEP1
在潔凈的空氣中，氧化錫表面吸附的氧會束縛氧化錫中的電子，造成電子難以流動的狀態。
STEP2
在泄漏的氣體（還原性氣體）環境中，表面的氧與還原氣體反應后消失，氧化錫中的電子重獲自由，受此影響，電子流動通暢。
傳感器的檢測原理
當氧化錫粒子在數百度的溫度下暴露在氧氣中時，氧氣捕捉粒子中的電子后，吸附于粒子表面。結果，在氧化錫粒子中形成電子耗盡層。由于氣體傳感器使用的氧化錫粒子一般都很小，因此在空氣中整個粒子都將進入電子耗盡層的狀態。這種狀態稱為容衰竭（volume depletion）。相反，把粒子中心部位未能達到耗盡層的狀態稱為域衰竭（regional depletion）。
使氧氣分壓從零（flat band開始按照小（[O-](Ⅰ)）→中（[O-](Ⅱ)）→大（[O-](Ⅲ)））的順序上升時，能帶結構與電子傳導分布的變化如下圖所示（[O-]：吸附的氧氣濃度）。在容衰竭（volume depletion）狀態下，電子耗盡層的厚度變化結束，產生費米能級轉換pkT，電子耗盡狀態往前推進則pkT增大，后退則pkT縮小。
■ 隨著吸附的氧氣濃度增加半導體粒子的耗盡狀態在推進
能帶結構
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傳導電子分布
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容衰竭（volume depletion）狀態下球狀氧化錫粒子表面的電子濃度[e]S可用施子密度Nd、粒子半徑a以及德拜長度LD通過式子（1）表示。如果p增大則[e]S減少，p減少則[e]S增大。
由大小、施子密度相同的球狀氧化錫粒子組成的傳感器的電阻值R，可使用flat band時的電阻值R0，通過式子（2）表示。[e]S減少則將增大，[e]S增大則將縮小。
使用了氧化錫的半導體式氣體傳感器，就是這樣通過氧化錫粒子表面的[O-]的變化來體現電阻值R的變化。
置于空氣中被加熱到數百度的氧化錫粒子，一旦暴露于一氧化碳這樣的還原性氣體中，其表面吸附的氧氣與氣體之間發生反應后，使[O-]減少，結果是[e]S增大，R縮小。消除還原性氣體后，[O-]增大到暴露于氣體前的濃度，R也將恢復到暴露于氣體前的大小。使用氧化錫的半導體式氣體傳感器就是利用這個性能對氣體進行檢測。
| 參考文獻： |
Noboru Yamazoe, Kengo Shimanoe, Basic approach to the transducer function of oxide semiconductor gas sensors, Sensors and Actuators B 160 (2011) 1352-1362 |
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