蒸氣壓力傳感器物理敏感類

將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，按敏感對(duì)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(jī)理較為簡單，應(yīng)用比較普遍，半導(dǎo)體傳感器的無觸點(diǎn)開關(guān)應(yīng)用尤廣。它們與微處理機(jī)相配合，能構(gòu)成遙控、光控、聲控、工業(yè)機(jī)器人和全自動(dòng)化裝置。下表列出常用的物理效應(yīng)。

蒸氣壓力傳感器化學(xué)敏感類

將化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，按敏感對(duì)象可分為對(duì)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(jī)理較為復(fù)雜，研制較難，但有廣闊的應(yīng)用前景。通常利用的化學(xué)效應(yīng)有：氧化還原反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、離子交換反應(yīng)、催化反應(yīng)和電（固體電解質(zhì)濃淡電池反應(yīng)）等。

生物敏感類

將生物量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，往往利用膜的選擇作用、酶的生化反應(yīng)和免疫反應(yīng)，通過測(cè)量反應(yīng)生成物或消耗物的數(shù)量達(dá)到檢測(cè)的目的。生物敏感傳感器所用的敏感功能材料是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)分子只能同特定物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。通常利用的生物學(xué)效應(yīng)有抗原抗體反應(yīng)、酶作用下的氧化反應(yīng)、微生物活組織和細(xì)胞的呼吸功能等

代表品種

半導(dǎo)體傳感器

semiconductor sensor

利用半導(dǎo)體性質(zhì)易受外界條件影響這一特性制成的傳感器。

根據(jù)檢出對(duì)象，半導(dǎo)體傳感器可分為物理傳感器（檢出對(duì)象為光、溫度、磁、壓力、濕度等）、化學(xué)傳感器（檢出對(duì)象為氣體分子、離子、有機(jī)分子等）、生物傳感器（檢出對(duì)象為生物化學(xué)物質(zhì)）。

光傳感器 　根據(jù)光和半導(dǎo)體的相互作用原理制成的傳感器。通過在半導(dǎo)體中摻進(jìn)雜質(zhì)可以在禁帶中造成新的級(jí)，可以人為地將光的吸收移至長波范圍。

半導(dǎo)體光傳感器種類很多，可以通過光導(dǎo)效應(yīng)、光電效應(yīng)、光電流等實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，還可以制成具有新功能的光傳感器，例如靈敏度高和響應(yīng)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(fā)光與受光器件處于同一襯底的器件、可進(jìn)行光檢出和電流放大的器件（圖1）、光導(dǎo)膜與液晶元件相結(jié)合的器件、電荷耦合器件等

溫度傳感器

一般隨溫度的上升，半導(dǎo)體中載流子濃度增加、電阻降低。利用這種效應(yīng)可以制成熱敏電阻。由于半導(dǎo)體載流子濃度與溫度有關(guān)，還會(huì)產(chǎn)生顯著的塞貝克效應(yīng)。當(dāng)P 型半導(dǎo)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(kuò)散，并在此端產(chǎn)生正的空間電荷場(chǎng)（圖2）。這個(gè)電壓（塞貝克電壓uS）約為150μV/K。對(duì)N型半導(dǎo)體，圖2 中載流子為電子，冷端連接點(diǎn)為負(fù)。因此，同時(shí)使用P型與N型半導(dǎo)體電偶的uS可達(dá)300μV/K，比金屬的uS（40μV/K）大一個(gè)數(shù)量級(jí)。

半導(dǎo)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(jié)型兩種。

隨著溫度的變化，半導(dǎo)體感溫器件電阻會(huì)發(fā)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(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（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(jié)溫度傳感器是一種利用半導(dǎo)體二極管、三極管的特性與溫度的依賴關(guān)系制成的溫度傳感器。非接觸型溫度傳感器可檢出被測(cè)物體發(fā)射電磁波的能量。傳感器可以是將放射能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體物質(zhì)，也可以先將放射能轉(zhuǎn)換為熱能，使溫度升高，然后將溫度變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而檢出。這可用來測(cè)量一點(diǎn)的溫度，如測(cè)溫度分布，則需進(jìn)行掃描。

當(dāng)對(duì)象溫度低、只能發(fā)射紅外線時(shí)，則須檢出其紅外線（見光電導(dǎo)探測(cè)器）。

磁傳感器 　磁傳感器主要基于霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)的原理。利用霍爾效應(yīng)的器件稱為霍爾器件。當(dāng)施加磁通B 時(shí)，電阻增加率墹R/R 可用下式表示

墹R/R∝μ2B2

式中μ為載流子遷移率。半導(dǎo)體的載流子遷移率（如InAs約為104厘米2/伏秒）比金屬（如Cu約為34.8厘米2/伏秒）大得多，所以半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)很大。

半導(dǎo)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(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。此外，還可利用磁效應(yīng)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(cè)定液體流量等。

壓力傳感器

半導(dǎo)體在承受壓力時(shí)禁帶寬度發(fā)生變化，導(dǎo)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(shí)截面積減小引起的電阻變化要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此半導(dǎo)體壓力傳感器具有高靈敏度。將 P型半導(dǎo)體與 N型半導(dǎo)體組合使用還可制成靈敏度更高的壓力傳感器。擴(kuò)散型半導(dǎo)體壓力傳感器采用集成電路工藝制成，可以提高性能，改進(jìn)測(cè)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(kuò)散再制成壓力規(guī)，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(dǎo)體壓力傳感器測(cè)量生物體各部分的壓力比使用古老的脈壓、血壓測(cè)量方法，具有精度高、體積小、可在生物體自然狀態(tài)下測(cè)量和安全（微小電流）的優(yōu)點(diǎn)。