一. 解密 “電子鼻”

1. 電子鼻的工作原理

金屬氧化物半導體（MOS）氣體傳感器構成的 “電子鼻”，核心原理是利用金屬氧化物（如 SnO?、ZnO 等）表面對氣體的吸附 - 脫附特性。當目標氣體與金屬氧化物表面接觸時，會發生化學吸附反應，導致材料的電導率發生變化。傳感器通過檢測這種電導率的變化，經過信號放大、模數轉換等處理，最終實現對氣體種類和濃度的識別。例如，在檢測一氧化碳時，一氧化碳分子與 SnO?表面的氧離子結合，釋放出電子，使 SnO?的電導率升高，通過電路將這一變化轉化為可識別的電信號，從而完成對一氧化碳的檢測。

2. 電子鼻的應用領域

· 工業安全：在化工、石油等行業，“電子鼻” 可實時監測車間內的易燃易爆氣體（如甲烷、丙烷）和有毒氣體（如硫化氫、氯氣），一旦濃度超標，立即發出警報并聯動設備停機，保障生產安全。

· 環境監測：用于大氣質量監測站、污水處理廠等場景，檢測空氣中的揮發性有機物（VOCs）、二氧化硫、氮氧化物等污染物，為環境治理提供數據支持。

· 智能家居：集成在空調、空氣凈化器等設備中，感知室內甲醛、苯等有害氣體濃度，自動調節設備運行狀態，改善室內空氣質量。

· 醫療健康：通過檢測人體呼出氣體中的特殊成分（如丙酮可反映糖尿病狀況），輔助疾病的早期診斷和監測。

· 農業：農業種植中在大棚、大田場景，監測作物釋放的乙烯、萜類氣體，為植保措施提供數據支撐。農產品倉儲中，識別糧庫霉菌揮發物（如苯甲醛）、堅果倉蟲害代謝 VOCs，預警霉變、蟲害風險。

· 汽車行業：在車內座艙，監測甲醛、TVOC 等揮發物，濃度超標自動啟動凈化系統。在油路、氣路周邊，檢測汽油蒸氣、甲烷泄漏，觸發聲光報警。

3.核心結構

半導體氣體傳感器通常集成多種關鍵功能模塊，核心結構包括：

· 加熱單元（heater/hotplate）：為傳感器提供高溫工作環境，確保金屬氧化物敏感材料處于活性狀態，維持表面氧化還原反應的持續進行；

· 金屬氧化物敏感層（MOx material）：作為氣體檢測的核心，其電阻率隨與目標氣體的接觸發生顯著變化，是實現氣體濃度轉化的關鍵載體；

· 信號處理模塊：包含模擬信號采集與數字信號處理單元，可對傳感器輸出的電阻變化信號進行放大、濾波等處理，并集成濕度補償功能，減少環境濕度對檢測精度的干擾；

· 控制與接口組件：配備控制器（controllers）及數字/模擬接口（如 SDA、SCL），實現對加熱單元的溫度調控、傳感器工作狀態的監測以及檢測數據的傳輸。

在智能制造與物聯網深度融合的今天，氣體傳感器作為設備的 “嗅覺神經”，其穩定運行離不開可靠的防護方案。雷卯電子基于十余年技術積累，為金屬氧化物半導體（MOS）氣體傳感器量身定制全鏈路防護方案，從信號到電源構建立體屏障，確保 “電子鼻” 在復雜電磁環境中精準感知。

二．雷卯針對金屬氧化物半導體氣體傳感器的防護方案

1. BOSCH的氣體傳感器BME688開發套件：

· VDD 3.3V防護：雷卯采用SD03C(SOD-323封裝)/ ESDA33CP30（DFN1006封裝），IEC61000-4-2，等級4，接觸放電30KV，空氣放電30KV，箝位電壓≤13V，低于 MOS 柵極耐壓閾值（＜30V），避免靜電擊穿。

· IO信號保護：雷卯采用ESDA33CP30（DFN1006）針對傳感器信號靜電防護，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電30KV，空氣放電30KV。

· SD卡靜電防護方案: 雷卯采用集成器件SR33-04A/USRV05-4保護，結電容小于1PF，可以保證信號完整性的同時，通過靜電測試。滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電8kV，空氣放電15kV

2. 通信與電源防護：多維度筑牢安全防線

· 通信接口：UART 接口采用 ESDA33CP30（3.3V），結電容≤3pF 兼容 115200bps 速率；CAN 總線選用 SMC24，±30kV 空氣放電防護滿足工業級需求。

· 電源系統：12V電源入口增加TVS器件，抵御靜電浪涌，滿足 IEC 61000-4-5 浪涌測試（1.2/50μs）。

雷卯電子（Leiditech）致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應領導品牌，供應ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產品。雷卯擁有一支經驗豐富的研發團隊，能夠根據客戶需求提供個性化定制服務，為客戶提供最優質的解決方案。