ChemiresisTIve傳感器為工業控制，HVAC系統以及健康和安全等應用提供了測量各種氣體濃度的低成本手段。由于它們依靠加熱元件，因此開發人員必須確保傳感器電阻的精確測量，同時還要控制加熱元件以保持適當的溫度。

對于這兩個要求，開發人員可以利用各種技術來平衡設計復雜性和測量精度。

本文回顧了chemiresisTIve傳感器的性質及其在各種應用中的作用。然后，它介紹了Integrated Device Technology（IDT）的化學氣體傳感器設備，然后著重討論了使用這些傳感器的要求以及支持其操作的模擬設計替代方案。

最后，介紹了一種通用的基于MCU的設計方法，并介紹了用于評估和開發氣體傳感器設計的相關電路板和軟件。

精確的傳感器

定性檢測和定量測量在專業和更常見的應用中越來越重要。甲烷檢測器在采礦作業中提供關鍵警告，氫氣測量可以提醒用戶電池存在問題，精確的氣體傳感器可以在醫療應用中用作“電子鼻”。在住宅和商業建筑中，監測各種氣體含量的能力可以警告使用者有毒氣體，并提供火災預警。

在可用的氣體傳感器中，chemiresistive金屬氧化物傳感器提供了一種經濟高效的解決方案，即使在苛刻的應用中也能夠提供可靠的結果。在這些傳感器中，氣載氣體分子濃度的變化會導致傳感器電阻的變化。這種電阻變化可以在傳感器的工作范圍內達到幾個數量級。傳感器電阻（R S）和氣體濃度C 之間的這種關系用一個簡單的公式表示，它只包含兩個附加的常數因子：A和α。

或以等同形式寫成：

公式2演示了氣體濃度對數與傳感器電阻對數之間的線性關系。實際上，該方程表明，這些傳感器在低濃度時將表現出電阻的快速變化，但在高濃度下變化緩慢得多（圖1）。

圖1：IDS的SGAS701氫傳感器等化學傳感器傳感器在傳感器電阻和氣體濃度之間呈現線性對數 - 對數關系，但支持電路會導致測量結果出現非線性。（圖片來源：Integrated Device Technology）

來自IDT的一系列chemiresistive傳感器可以提供各種氣體的準確測量，包括：

氫氣，使用IDT SGAS701傳感器

使用SGAS707傳感器測量揮發性有機化合物（VOC），包括甲醛，甲苯，丙酮和酒精

使用SGAS711傳感器的易燃氣體，包括碳氫化合物，甲烷，丙烷，天然氣

與傳感器元件一起，IDT的四引腳器件集成了一個電阻元件，可將傳感器加熱到最佳測量溫度。

對于開發人員來說，挑戰在于確保傳感器電阻的準確測量，同時將加熱元件保持在適當的溫度。對于這兩個要求，開發人員可以利用各種技術來平衡設計復雜性和測量精度。