气敏传感器如今已经得到了普遍的应用。由SnO2组成的传感器,已成为需要及时准确的对易燃、易爆、有毒有害气体进行检测预报和自动控制的天然气、煤炭、石油、化工等部门不可缺少的一部分。到目前为止,这种半导体传感器已经可以检测到包括城市煤气O2、H2O、CO、CO2、NOx、SnO2、H2S、C2H5OH、甲苯、二甲苯等多种气体,并且已有各种固定型号的传感器在市场上出售,甚至还有一些"专职传感器"。另外,智能型气敏传感器再高科技领域的应用更为广泛,例如结合仿生学和传感器电子技术而研制的性能类似狗鼻子的"电子鼻",能在复杂的混合气体中对气体进行定量组分分析和识别。"电子鼻"一经问世,便了引起广泛的关注。Lee D S等人研究了9个分离传感器的传感阵列,该阵列可以定性识别一些可燃气体,如甲烷丙烷等。通过使用担载了不同添加剂的纳米传感器材料,这种阵列能产生均匀的热分布,并且在低温下具有高灵敏度和良好的重现性。
SnO2属于N型半导体,含有氧空位或锡间隙离子,气敏效应明显。关于其气敏机理的理论模型有多种,一般认为其气敏机理是表面吸附控制型机制,即在洁净的空气(氧化性气氛)中加热到一定的温度时对氧进行表面吸附,在材料的晶界处形成势垒,该势垒能束缚电子在电场作用下的漂移运动,使之不易穿过势垒,从而引起材料电导降低;而在还原性被测气氛中吸附被测气体并与吸附氧交换位置或发生反应,使晶界处的吸附氧脱附,致使表面势垒降低,从而引起材料电导的增加,通过材料电导的变化来检测气体。理论模型中的一种为:
OO------ VO++e+1/2O2 (1)
OO+----- VO2++e+1/2O2 (2)
SnSn----- Sn12++2e (3)
SnSn----- Sn14++2e (4)