Funktionsprinzip von Metalloxid(MOX)-Gassensorelementen

Die Funktion eines Metalloxid(MOX)-Gassensorelements beruht auf der Leitwertsänderung der gassensitiven MOX-Halbleiterschicht in Folge der Einwirkung von Gasen, die extern mess- und auswertbar ist.

Eine gassensitive MOX-Schicht reagiert auf reduzierende Gase mit der Verringerung des Widerstands und auf oxidierende Gase mit einer Widerstandserhöhung.

Ein spezifischer MOX-Gassensor reagiert auf oxidierende und reduzierende Gase gasartabhängig in einem Konzentrationsbereich von einigen ppb bis in den %-Bereich.

Durch Einsatz verschiedener MOX-Halbleiter-Materialien für die gassensitiven Schichten sind verschiedene Gase und Gasgemische detektierbar, wobei durch spezifische Katalysatoren in diesen Schichten die Sensitivität der Gassensoren erhöht werden kann.

Die einzelnen Sensortypen unterscheiden sich in

  • Bauform,
  • Sensitivität auf bestimmte Gase,
  • Querempfindlichkeit,
  • Ansprechzeit.

Die gassensitive(n) Schicht(en) eines MOX-Gassensors werden mit einem integrierten Platin-Heizer beheizt. Der Widerstand des integrierten Platin-Heizers hat einen definierten Temperaturkoeffizienten, dadurch ist die Regelung der Betriebstemperatur des Sensors möglich. Die externe Steuerung der Betriebstemperatur ermöglicht die gezielte Beeinflussung der Sensitivität des MOX-Gassensors auf bestimmte Gase und eine weitgehende Kompensation von Schwankungen der Umgebungstemperatur.

Berechnung des Widerstands des Platin-Heizers eines MOX-Gassensorelements bei 0°C

(RH0… Widerstand Platin-Heizer [Ω] bei 0°C, Rt… Widerstand Platin-Heizer [Ω] bei Raumtemperatur t [°C], t… Raumtemperatur [°C], Konstanten / Koeffizienten: A = 3,9083·10-3 °C-1, B = -5,775·10-7 °C-2)

Berechnung der Betriebstemperatur eines MOX-Gassensors (Platin-Heizer)

(tH… Temperatur Platin-Heizer [°C], RH0… Widerstand Platin-Heizer [Ω] bei 0°C, UH… Spannung am Platin-Heizer [V], IH… Strom am Platin-Heizer bei UH [A], Konstanten / Koeffizienten: A = 3,9083·10-3 °C-1, B = -5,775·10-7 °C-2)

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Technische Information MOX-Gassensoren - Berechnung der Betriebstemperatur:
Initiates file downloadMOX gas sensors - Calculation of the operating temperature