20 世紀 60 年代初期,科學家已發現金屬氧化物半導體(MOX)薄膜能夠用 于氣體濃度傳感。直到 70 年代初期,日本費加羅公司創始人 Taguchi 發明了世 界上第一個可以進入實際應用的 SnO2 薄膜半導體氣體傳感器,用于檢測低濃度 的可燃性或者還原性氣體,并命名為 TGS(Taguchi Gas Sensor)。
此后,各種不同的金屬氧化物半導體材料被開發出來,氣敏元件制作工藝也 從手工涂覆發展到厚膜印刷、MEMS 工藝等,實現了氣體傳感器的小型化、低 功耗和大批量制造,產品一致性得到很大提高。半導體氣體傳感器以往主要應用 于報警器;隨著 MEMS 技術的發展以及敏感材料性能的進一步提高,目前 基于 MEMS 工藝制備的 MOX 技術 VOC 氣體傳感器及空氣品質氣體傳感器 (AQS:用于測量 CO、NO2、NH3 等)已經廣泛應用于空氣凈化器、暖通空調 (HVAC)以及汽車空氣循環控制等領域。
在 20 世紀 60 年代中期,針對半導體氣體傳感器存在選擇性和穩定性不理想 的問題,熱催化氣體傳感器得到快速發展,并成為可燃氣體監測特別是煤礦瓦斯 監測的重要選擇。此后主要氣體傳感器廠家都開始生產熱催化原理的可燃氣體傳 感器。我國是世界上主要的煤炭生產國,國家在多個五年計劃中都提出對高性能 的催化燃燒氣體傳感器進行科技攻關,使得我國成為催化燃燒氣體傳感器主要研 發、生產和銷售國家,技術水平和產品性能與水平相當。該類體傳感器需要 依托足夠氧氣進行催化燃燒,因此在無氧環境下可能無法檢測任何可燃性氣體。同時,某些含鉛化合物、硫化合物、硅烷、磷化合物、鹵代烴等參與催化燃燒反 應后可能造成氣體傳感器中毒失效。
工業過程釋放出大量低濃度的有毒、有害氣體,如 CO、H2S 等,半導體及 催化燃燒氣體傳感器無法對其準確測量和報警,而具有良好選擇性和高靈敏度的 電化學氣體傳感器則可以實現上述目的。以往電化學氣體傳感器需要使用比較昂 貴的金屬作為催化劑,且使用壽命有限,一般不超過兩年。近年來可印刷的長壽 命電化學氣體傳感器問世,具備更小體積和更長壽命。
英國和德國是上電化學氣體傳感器的主要生產國家,其中英國以劍橋大 學為中心形成了諸多電化學氣體傳感器公司。目前,我國已經成為上電化學 氣體傳感器的主要市場,自主品牌電化學氣體傳感器企業也不斷涌現,技術水平 持續提高,初步具備了與品牌進行市場競爭的能力。
隨著建筑節能的發展,新風系統需要根據 CO2 含量進行準確的新風控制, 用于保證建筑的舒適性和經濟性,從而對低成本、高可靠性的 CO2 氣體傳感器 提出市場需求。隨著熱電堆、熱釋電原理紅外探測器實現批量生產,紅外 CO2 氣體傳感器的生產成本大幅下降并得以快速普及。同時,針對催化燃燒氣體傳感 器測量可燃氣的缺點,采用紅外技術的微型甲烷、丙烷氣體傳感器應運而生,且 具有精度高、壽命長、不需要氧氣參與的優勢,可在部分應用領域快速替代催化 燃燒氣體傳感器。
近年來,隨著霧霾問題的出現,空氣凈化器市場快速發展,粉塵傳感器需求 持續增長。國內公司在激光粒子計數器技術基礎上快速開發出低成本的、可顯示 濃度數值的光學粉塵傳感器。目前,國產光學粉塵傳感器特別是激光粉塵傳感器 占據了主要*。
