传感器概念

从技术角度讲，传感器是指具有信息采集功能的基础性功能器件，主要包括：生物、光电、红外、力敏等传感器。而传感器材料则是指对声、光、电、磁、热等信号的微小变化反应出高灵敏应答的功能材料，以及制造传感器所需的结构材料，主要包括：半导体、金属、复合材料等。

传感器材料分类和应用

传感器材料分为敏感材料和辅助材料两大类。

敏感材料是传感器材料的核心，按其材质分类可分为半导体材料、敏感陶瓷材料、金属与合金材料、无机材料和有机材料、生化材料等。

辅助材料是传感器发展不可缺少的组成部分，应根据传感器不同的应用场合，选择符合特殊要求的辅助材料。

1.半导体材料

由于半导体材料对很多信息量具有敏感特性、又有成熟的平面工艺，同时也是很好的基底材料，所以是理想的传感器材料。

2.敏感陶瓷材料

敏感陶瓷的半导体特性、表面效应、体效应、界面效应以及近来提出的量子效应和尺寸效应等，在热敏、光敏、压敏、力敏、磁敏、气敏和湿敏等传感器制造中得到广泛应用。

陶瓷传感器材料分为两类，即检测能量的物理传感器材料和识别化学物质及其含量的化学传感器材料。

其中化学传感器可分为气(可燃性和有毒气体)敏传感器、氧敏传感器、湿(水蒸气)敏传感器和生物传感器等。

气体传感器

按所用气敏材料及气敏特性不同，可分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、高分子式等。

①半导体气体传感器

按照检测气敏特征量方式不同分为电阻式和非电阻式两种

电阻式半导体气体传感器是通过检测气敏元件随气体含量的变化情况而工作的。主要使用金属氧化物陶瓷气敏材料。

非电阻式半导体气体传感器是利用气敏元件的电流或电压随气体含量而变化的原理工作的。主要有MOS二极管式和结型二极管式，以及场效应管式气体传感器。

②固体电解质气体传感器

这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，在石化、环保、矿业等各个领域得到广泛应用，仅次于金属氧化物半导体气体传感器。

③接触燃烧式气体传感器

可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。普遍应用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道、浴室、厨房等处的可燃性气体的监测和报警。

④高分子气体传感器

在毒性气体和食品鲜度等方面的检测中具有重要作用。

湿敏材料是湿度传感器的重要组成部分；主要分为四类

①纳米碳材料：主要有石墨烯及其衍生物、碳纳米管、碳纳米颗粒、碳纳米线等

②多孔金属氧化物类：比如TiO2、Al₂O3、SnO2、ZnO、In₂O3、CuO和WO3等

③有机聚合物类：主要有聚酰亚胺、聚苯胺、聚吡咯等

④不同材料之间的复合，比如石墨烯类与有机类复合、石墨烯与金属氧化物复合等

3.金属及合金材料

利用金属及合金材料(如磁性材料、弹性材料、电阻材料及热电偶材料、应变电阻合金、形状记忆合金等)的功能特性已设计了力敏、磁敏、热敏、及流量等多种传感器。

4.无机材料

这里主要指新型玻璃材料.光纤传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗干扰和耐蚀性能等优点。如银、纳、锂的卤化物玻璃和硫属化合物玻璃等。

5.有机材料

有机半导体、有机驻极体、有机光电、有机光致变色、有机磁性、有机导电等材料和高分子固态离子导体等已在气敏、湿敏、力敏、热敏和光敏等领域中得到应用。

6.生化材料

生物传感器利用生物体固有分子识别能力来识别化学量，广泛应用于医疗、环保、食品、生命科学和生物工程。

制备方法

溶胶-凝胶法、水热法、热还原法、模板法、旋转喷涂法、浸渍-提拉法等。