NDIR、半导体、电化学三驾马车并驾齐驱,谁更优秀?

2022-10-28 产品热点丨美思编辑部

近几年,新冠病毒肆虐、全球气候变暖、室内外空气污染让人类越来越关注生活、工作环境的空气质量, 从而也带动了全球气体传感器市场规模的持续增长。2020年,全球气体传感器总体规模约为11-12亿美元,预计到2026年将达到22亿美元,年复合增长率约为 10.9%。不同技术路线的气体传感器处于并行发展阶段,根据Yole Development统计,2020年全球气体传感器市场中电化学、红外、半导体技术共同占据了92%以上的市场份额,其中,应用电化学、NDIR、半导体技术的气体传感器占比分别达71%、12%、9%。预计到2026年,三者市场的全球占比将达到52%、16%、25%。


NDIR、半导体、电化学三者优劣势对比 

 

01 NDIR技术原理 

NDIR(non-dispersive infrared非色散型红外线)技术是利用比尔-朗伯红外吸收定律,通过由入射红外线引发对象气体的分子振动,利用其可吸收特定波长红外线的现象来进行气体检测。红外线的透射率(透射光强度与源自辐射源的放射光强度之比)取决于对象气体的浓度,吸收强度与气体的浓度成正比。 

 

特点:精度与灵敏度高,受环境的干扰小,长期稳定性优异,温度范围宽,使用寿命长,对氧气不依赖、抗中毒、应用领域范围广。

 

02 半导体技术原理

在真空中(没有外界干扰时),半导体材料内部有很多电子可以导电,接触空气后会吸附氧,氧会捕获并固定那些半导体内的电子。一定温度下,电阻随环境气体成分变化而变化。

我们以监测甲烷为例:如果半导体接触到甲烷这样的气体,甲烷就会把氧气反应掉,那些被氧捕获得电子就重获自由,回到半导体内,改善其导电性能。这个过程是电子在氧和半导体之间交换的过程,电子被氧固定时,半导体电阻变大;甲烷反应掉氧,电子回到半导体中时,半导体电阻变小。电阻变化就和甲烷浓度相关联,通过测得半导体电阻变化就可以得到对应甲烷的浓度。

特点:成本低、产品结构简单、响应速度快、对湿度敏感低、电路简单等

 

03 电化学技术原理 

电化学式气体传感器主要原理是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,进而得出对象气体浓度。检测对象的气体分子在检测极发生氧化反应,产生离子和电子,然后,以离子经由电解液、电子经由外部电路的方式,移动到对电极,引发还原反应。硫化氢、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等易燃性有毒有害气体中,都具有电化学活性,能通过电化学方法氧化或还原。通过这些反应,可以分辨出气体成分,检测气体的浓度。 

特点:功耗小,质量轻,体积小,选择性好,不受其它气体干扰、抗凝结能力较强。 


随着NDIR、半导体市场份额逐年增长,三驾马车并驾齐驱之势愈发明显,技术成熟度越高,市场应用率就愈广,美思先端研制的NDIR气体传感器可广泛应用于智慧家电、暖通空调、汽车电子、智慧农场、智慧建筑等领域,为广大受众的生命、财产安全保驾护航。

 


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