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旁热式气敏传感器的基本结构主要由陶瓷管、信号电极和加热电极组成，如图1.1.12所示，它的管芯是一个Al 2 O 3 小陶瓷管，在该陶瓷管的两侧涂有金的电极作为测量用的金属电极，在制备气敏传感器时，气敏材料涂抹在两金电极及其表面间，然后进行高温烧结，另外有四根焊接在该金电极上的金属铂丝，作为焊接在基座上的导线。在小陶瓷管中插入一个镍铬合金加热丝作为器件的加热电极就构成了一个典型的旁热式气敏传感器。由于加热丝不和气敏材料直接接触，从而避免了回路之间的相互干扰，使气敏元件的一致性和机械强度有了很大的改善。该元件具有工艺简单和成本低廉的优点，是目前商品化气敏元件的一种主要结构类型。该旁热式气敏元件的基本制作工艺流程如图1.1.13所示。
图 1.1.12 旁热式气敏传感器的组成
图 1.1.13 元件制作工艺流程图
①首先将一定量的乙二醇溶解在一定量的无水乙醇中，然后将一定量的粉末分散在该无水乙醇溶液中，在玛瑙研钵中充分研磨使材料混合均匀，再加入少量的松油醇作为黏结剂，最后将该粉末调节成糊状，均匀地涂敷在Al 2 O 3 陶瓷管的电极表面上。
②将涂敷好的陶瓷管在空气中自然风干，然后在400℃的条件下放入马弗炉中烧结2h，随炉冷却后取出。
③将一根镍铬合金丝小心地插入烧结后的陶瓷管中，并将其焊接在一个塑料基座上，即制成了旁热式烧结型气敏元件。
④将该气敏元件插到检测板上，稳定在120℃并进行老化大约24h。
完成以上步骤后，元件即可进行气敏性能的测试。
一种良好的ZnO气体传感器的主要气敏特性要求在以下几个方面体现其优越性。
灵敏度是指待测气体进入前电阻 R air 和进入后电阻 R gas 的比值，即 S = R air / R gas 。灵敏度是气体传感器的一个重要参数，标志着气体传感器对气体的敏感程度，灵敏度越高，则表示气敏元件可以检测到越低的气体浓度。灵敏度决定了测量精度。
从气敏元件与被测气体接触到气敏元件的阻值达到新稳定值所需要的时间称为响应时间，它表示气敏元件对被测气体浓度的反应快慢。
在多种气体共存的条件下，气敏元件区分气体种类的能力称为选择性。对某种气体的选择性好就表示气敏元件对它有较高的灵敏度。选择性是气敏元件的重要参数，也是目前较难解决的问题之一。
当气体浓度不变，若其他条件发生变化时，在规定的时间内气敏元件输出特性维持不变的能力称为稳定性。稳定性表示气敏元件对气体浓度以外的各种因素的抵抗能力。
气敏元件随着温度变化的特性称为温度特性。温度有元件自身温度和环境温度之分，这两种温度对灵敏度都有影响，元件自身温度对灵敏度的影响与所用的材料有关。环境温度对灵敏度的影响相当大，解决这个问题的措施之一就是采用温度补偿方法。
气敏元件的灵敏度随着环境湿度变化的特性称为湿度特性。湿度特性是影响检测精度的另一个因素。解决这个问题的措施之一就是采用湿度补偿方法。
本书主要从ZnO气敏材料的灵敏度、选择性、稳定性、响应恢复时间和湿度特性等方面进行研究，试图研究出一种具有高选择性、高灵敏度、响应恢复时间短、稳定性好、抗湿性强的气体传感器。
气敏性能的测试是用HW-30A气敏测试系统完成的。该气敏元件测试系统的测试原理电路图如图1.1.14所示。图中 R L 为回路负载电阻，当元件的电阻发生变化时，可以通过负载电阻上的电压变化来计算。 V h 为气敏元件的加热电压，通过改变加热电压可以改变元件的工作温度。气敏传感器的电阻用 R s 表示，它的值可以用电压表示：
图 1.14 气敏元件测试原理电路图
其中 V c 和 V out 分别是回路电压和输出电压。因此可以通过测试与气敏元件串联的负载电阻 R L 上的电压 V out 来反映气敏元件的气敏性能。气敏元件的工作温度可通过调节加热丝的电压来控制，在通常情况下加热丝的电压控制在3~5.5V。测试回路的总电压控制在10±0.1V，用 V c 表示。测试的都为还原性气体，制备的传感器采用电阻式灵敏度来表征，灵敏度定义为：
其中， R a 和 R g 分别为气敏元件在空气中和在待测还原性气体中的电阻值。响应恢复时间定义为当其响应或者恢复值达到其最大值的90%或者达到最小值的10%的时间。
根据HW-30A的电路系统，由于灵敏度定义为
，所以
。
当气敏元件放置于空气中时，因为
所以
当气敏元件放置于还原性气体中时：
即
于是该公式可以简化为：
其中 V c ， V a-out 和 V g-out 分别是测试回路电压、在空气中的输出电压和在还原性气体中的输出电压。