可靠性测试方法气敏电阻器的可靠性测试方法

1.气敏电阻器的原理及种类

气敏电阻器是电阻值随外界气体种类和浓度变化而明显变化的气敏元件。

气敏电阻器是一种半导体敏感元件,它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。使用气敏电阻器可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量,再转换为电流、电压信号。

气敏电阻器工作时需要本身的温度比环境温度高很多。为此,气敏电阻器在结构上要有加热器,通常用电阻丝加热,如图4-31所示。

图4-31 气敏电阻器两对电极

1、2—加热电极 3、4—气敏电阻器的一对电极

气敏电阻器的主要成分是金属氧化物,主要品种有金属氧化物气敏电阻,复合氧化物气敏电阻,陶瓷气敏电阻等。

气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种。直热式消耗功率大,稳定性较差,故应用逐渐减少。旁热式性能稳定,消耗功率小,其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网防爆,因此安全可靠,其应用面较广,如图4-32所示。

2.气敏电阻器的应用

在现代社会的生产和生活中,人们往往会接触到各种各样的气体,需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制、煤矿瓦斯浓度的检测与报警、环境污染情况的监测、煤气泄漏、火灾报警、燃烧情况的检测与控制等。

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图4-32 气敏电阻器

3.气敏电阻器的特性

(1)温度特性

气敏电阻器的电阻与温度关系具有以下特性:阻值随温度上升而急剧下降,到了200℃时到达最低值;温度继续上升时,阻值又升高。到350～400℃到达峰值,温度继续上升时,阻值又下降。当切断加热源,元件的降温曲线并不按以上曲线返回,而始终保持在高阻状态,这个现象说明气敏电阻具有两个特征,加热过程阻值不规则变化,降温过程阻值关系的不可逆性。

(2)电压电流特性

通气前和通气后,通过的电流大小均随电压增加,但斜率不同。

4.气敏电阻器的检测

检测气敏电阻器时,首先要判断哪两个电极为加热器引脚,哪两个为电阻值引脚。由于气敏电阻器加热器引脚的电阻值较小,应将万用表置于最小欧姆挡。

万用表两表笔分别任意接触两个引脚测量其电阻值,一般电阻值为30～40Ω的两个引脚为加热器电极,余下的两个引脚为阻值电极。

将指针式万用表置于R×1k挡或者数字万用表置于20k挡,红黑表笔分别接气敏电阻器的电阻值电极。气敏电阻器的加热电极接一只限流电阻与电源相连接,对气敏电阻器进行加热,观察万用表显示的电阻值的变化情况。在清洁空气中接通电源时,万用表显示的电阻值为刚开始应先变小,随后电阻值逐渐增大,大约几分钟后,电阻值稳定。如果测得的电阻值为零或无穷大,或者在测量过程中电阻值不变化,都说明气敏电阻器已经损坏。

在清洁空气中检测,待其电阻值稳定后,将气敏电阻器置于液化气灶上(打开液化气瓶,释放液化气,但不点火),观察万用表显示电阻值。如果测得电阻值明显减小,说明该气敏电阻器为N型;如果测得电阻值明显增大,说明该气敏电阻器为P型;如果测得电阻值变化不明显或者没有变化,说明该气敏电阻器灵敏度差或者已经损坏。