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二氧化鈦（TiO2）含氧傳感器結(jié)構(gòu)及特性介紹
二氧化鈦（TiO2）含氧傳感器結(jié)構(gòu)及特性介紹



作用原理與二氧化鋯完全不相同，作用原理類似水溫感知器。當(dāng)混合比在稀、濃間變化時(shí)，因O2含量的改變，使二氧化鈦電阻隨之改變。電阻不是逐漸變化，而是非常迅速的改變。當(dāng)混合比濃時(shí)電阻低于1KΩ，當(dāng)混合比稀時(shí)則高于20KΩ。



二氧化鈦傳感器的設(shè)計(jì)



具有兩個(gè)二氧化鈦組件，一個(gè)是具有多孔性用來感測(cè)氧氣的二氧化鈦陶瓷；另一種則為實(shí)心二氧化鈦陶瓷用來做加熱調(diào)節(jié)器，補(bǔ)償溫度的誤差。外端以具有空槽的金屬管做為保護(hù)管，一方面讓氣體可以進(jìn)出，一方面防止組件受到外物撞擊。



二氧化鈦含氧傳感器構(gòu)造

二氧化鈦特性

溫度變化對(duì)二氧化鈦的影響

傳感器電阻及電熱調(diào)節(jié)器電阻將受溫度影響產(chǎn)生變化。工作溫度于250℃至850℃之間，當(dāng)空燃比由稀至濃時(shí)，其電阻變化非常快。達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間小于100msec。電熱調(diào)節(jié)器為實(shí)心的二氧化鈦陶瓷，亦會(huì)保有一些氧氣，其反應(yīng)速度比多孔質(zhì)的氧氣檢測(cè)測(cè)組件二氧化鈦陶瓷慢很多。由于反應(yīng)速度慢，故電熱調(diào)節(jié)器的電阻較不易達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)溫度越高，其達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間越短；溫度越低，達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間越長(zhǎng)。

溫度變化對(duì)傳感器阻抗的影響



輸出電壓比較

TiO2與ZrO2一樣，都是在濃混合比產(chǎn)生高電壓，稀混合比時(shí)產(chǎn)生低電壓。 TiO2是利用參考電壓，改變電阻后以變化輸出電壓，故輸出電壓較高。 ZrO2是自己產(chǎn)生輸出電壓，故輸出電壓較低。



二氧化鈦傳感器的優(yōu)點(diǎn)

不需要參考空氣，可免除因高溫而可能造成氧氣在參考空氣和排氣間泄漏。氧氣感測(cè)組件和電熱調(diào)節(jié)器電極密封于二氧化鈦陶瓷里面，可保護(hù)陶瓷和金屬間的界面，避免受到排氣的磨耗和腐蝕。二氧化鈦陶瓷和電極間的熱膨脹系數(shù)密切匹配，使界面的熱應(yīng)力降至最低。

陶瓷絕緣材固定二氧化鈦組件，且導(dǎo)電性低。貴金屬滲在多孔質(zhì)的陶瓷里，比用貴金屬涂敷在密實(shí)的陶瓷組件表面上，更具有抗磨耗性。二氧化鈦在室溫下具有很高電阻的半導(dǎo)體。當(dāng)氧分子脫離時(shí)，會(huì)造成氧化鈦結(jié)晶格子的空隙，而使結(jié)晶格子造成缺陷，產(chǎn)生電流。當(dāng)氧的空隙越多，就會(huì)有更多的電子可資利用來傳遞電流，材料的阻抗亦隨之降低。此現(xiàn)象系與溫度及氧分壓有關(guān)。



二氧化鈦?zhàn)杩古c氧分壓關(guān)系





其溫度阻抗系數(shù)的誤差在400℃時(shí)為4％，在800℃時(shí)約為2％的補(bǔ)償。