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技术

在高于650度的温度下,稳定化的二氧化锆(ZrO2)呈现两种机制:(1)氧化锆部分地离解产生移动的氧离子,因此成为一个固体氧电解质;(2)氧化锆变成一个电解质。如果在一片二氧化锆的两侧存在两种不同的氧压力下,两侧将有电压(Nernst能斯特电压)产生。在电解质的两侧的两个不同的离子浓度产生的电势称为能斯特电压。此电压正比于两个不同的离子浓度的比的自然对数。今天的汽车氧传感器是基于能斯特原理。因为温度越高,二氧化锆通过氧离子导电越好,所以为了提高传感器灵敏度,所有的氧传感器是操作期间被加热超过650度。

 

在汽车行业的应用中,传感器的制作通常是是一片非常薄二氧化锆的一侧与尾气接触,而另一侧则与空气接触作为参考电极,二氧化锆两侧因离子浓度差而产生的电压则作为控制信号输入汽车控制系统中,以调节空气、燃料比。

 

市场存在两种类型的传感器,比较传统的是一种圆锥型传感器,而另一种新型为片式传感器。而片式传感器则因其较短的冷启动时间且更适用于大量生产而得到广泛应用。片式氧传感器的剖面(仅传感元件)如下:

 

 

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