理解一氧化碳（CO）傳感器如何守護生命安全至關重要。本文深入解析其核心工作原理——電化學與半導體兩大主流技術，并探討在工業安全、環境監測等領域的實際應用價值。
一、 核心工作原理探秘
一氧化碳傳感器檢測的核心在于將目標氣體濃度轉化為可測量的電信號。目前主流技術路線清晰。
1.1 電化學傳感器：精準衛士
這是最常見的高精度方案。其核心是電解液和電極組成的密閉電化學池。
* 氣體擴散：CO氣體通過選擇性透氣膜擴散進入傳感器內部。
* 電化學反應：在工作電極（通常為貴金屬催化）表面發生氧化反應：CO + H?O → CO? + 2H? + 2e?。
* 電流生成：反應釋放的電子形成電流，其大小與CO濃度成正比。
* 電荷平衡：對電極發生還原反應（通常是氧氣還原），形成完整回路。
該技術靈敏度高、選擇性較好，是安全監控的關鍵選擇。
1.2 半導體傳感器：經濟實用派
基于金屬氧化物（如二氧化錫）半導體材料的電阻變化原理工作。
* 敏感材料：傳感器核心是涂覆在陶瓷管或基板上的金屬氧化物半導體層。
* 吸附與反應：當CO氣體吸附在材料表面，與預吸附的氧離子發生反應：CO + O? → CO? + e?。
* 電阻變化：反應釋放的電子導致半導體材料電導率增加（電阻降低）。
* 信號輸出：電阻變化量被電路測量并轉換為濃度信號。
這類傳感器成本較低、結構簡單，但對環境（溫濕度）更敏感，選擇性可能相對較弱。
二、 傳感器的工作流程
無論采用哪種原理，一個完整的檢測過程通常遵循以下步驟：
1. 氣體采樣：環境氣體通過自然擴散或輔助設計進入傳感器氣室。
2. 目標識別與反應：CO氣體與傳感器的敏感元件發生特定物理或化學反應。
3. 信號轉換：反應導致電參數變化（電流、電阻、電壓等）。
4. 信號處理：內置電路對原始電信號進行放大、濾波和線性化處理。
5. 濃度輸出：處理后的信號被轉換為標準的濃度值（如ppm）輸出。
