Sensor gas merupakan perangkat elektronikika yang dapat mendeteksi dan mengukur konsentrasi berbagai gas di lingkungan dengan mengubah interaksi kimia atau fisika gas menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik tersebut nantinya mewakili nilai suatu gas yang diukur. Berikut beberapa jenis utama dan prinsip kerjanya:

1.  Sensor Gas Metal Oxide Semiconductor (MOS)

Sensor Gas Metal Oxide Semiconductor (MOS) bekerja dengan memanfaatkan sifat semikonduktor logam oksida (misalnya SnO₂ atau ZnO) yang resistansinya berubah saat permukaannya berinteraksi dengan molekul gas. Saat sensor dipanaskan pada suhu operasi (200–400 °C), oksigen teradsorpsi (terikat atau menempel) di permukaan membentuk ion oksida yang menarik elektron dari lapisan semikonduktor, meningkatkan resistansi. Ketika gas pereduksi (seperti CO, H₂, atau VOC) datang, gas bereaksi dengan ion oksida itu kemudian melepaskan elektron kembali ke semikonduktor, hal ini menyebabkan resistansi turun. Perubahan resistansi ini diukur oleh rangkaian elektronik dan dikonversi ke konsentrasi gas. Seri sensor MOS MQ meliputi MQ-2 yang peka terhadap LPG, metana, hidrogen, dan asap; MQ-3 yang dioptimalkan untuk etanol (breathalyzer); MQ-4 khusus deteksi metana dan gas alam; MQ-5 untuk gas alam, LPG, dan gas kota; MQ-6 fokus pada LPG dan butana; MQ-7 dirancang untuk karbon monoksida (CO); MQ-8 untuk hidrogen (H₂); MQ-9 mampu mengukur CO serta hidrokarbon berantai panjang; hingga MQ-135 yang mengawasi kualitas udara umum dengan sensitif terhadap VOC, amonia, benzena, dan NOₓ.

Gambar 1. Contoh Sensor MQ 2

2.  Sensor Gas Elektrokimia

Sensor gas elektrokimia bekerja dengan mengedarkan gas target ke dalam sel elektrokimia yang terdiri dari tiga elektroda (anoda, katoda, dan elektroda referensi) yang terendam dalam elektrolit; ketika gas teroksidasi atau tereduksi di permukaan elektroda, terjadi reaksi kimia yang menghasilkan arus listrik proporsional dengan konsentrasi gas, dan besarnya arus inilah yang diukur untuk menentukan kadar gas di lingkungan. Sensor ini menawarkan akurasi tinggi, konsumsi daya rendah, dan selektivitas baik terhadap satu jenis gas tertentu, misalnya CO, H₂S, atau O₂, namun memiliki umur pakai terbatas (umumnya 1–2 tahun), sensitivitas terhadap kelembapan dan kontaminan elektrolit, serta waktu respon sedikit lebih lambat daripada MOS pada beberapa tipe gas. Beberapa contoh sensor gas elektrokimia meliputi Alphasense CO-B4 untuk deteksi karbon monoksida (CO), Alphasense NO₂-B43F untuk nitrogen dioksida (NO₂), Alphasense H₂S-E4 untuk hidrogen sulfida (H₂S), City Technology 4OXV untuk pengukuran oksigen (O₂), SPEC Sensors 110-ECO sebagai modul untuk etilen oksida (EtO), dan SGX Sensortech MICS-2714 untuk amonia (NH₃).

Gambar 2. Senosr CO-B4

3.  Sensor Gas Berbasis Microelectromechanical Systems (MEMS)

Sensor gas berbasis MEMS (Microelectromechanical Systems) menggabungkan elemen peka gas dan struktur mekanik mikroskopis pada sebuah chip silikon berukuran mikrometer. Umumnya tiap sensor dilengkapi beberapa elemen, yaitu: mikro-heater berupa lapisan tipis logam (seperti platinum atau polysilicon) yang memanaskan area peka untuk mempercepat reaksi adsorpsi gas; film peka gas berupa lapisan tipis semikonduktor (misalnya SnO₂ atau ZnO) atau polimer konduktif yang resistansinya berubah saat terkena gas target; serta struktur suspensi mikro (microbridge atau cantilever) yang mengisolasi termal area pemanas dan film peka dari substrat sehingga konsumsi dayanya sangat rendah. Gas target diadsorpsi pada permukaan film peka yang dipanaskan oleh micro-heater, kemudian reaksi oksidasi atau reduksi pada film tersebut mengubah jumlah pembawa muatan sehingga resistansinya berubah, dan perubahan resistansi ini diukur oleh rangkaian elektronik untuk dikonversi ke nilai konsentrasi gas. 

Sensor gas MEMS menawarkan ukuran sangat kecil dan integrasi chip-scale yang memudahkan pemasangan di perangkat portabel serta konsumsi daya rendah berkat isolasi termal microbridge, ditambah respons cepat karena massa film peka yang minimal; namun, area adsorpsi yang terbatas pada lapisan tipis dapat membatasi sensitivitas pada konsentrasi rendah, selektivitasnya rendah tanpa tambahan filter atau lapisan khusus, dan performa jangka panjang dapat menurun akibat penuaan material atau degradasi termal. Beberapa contoh sensor gas berbasis MEMS yang banyak dipakai antara lain Bosch BME680 (multispektral VOC, kelembapan, tekanan, suhu), Sensirion SGP30 (digital VOC dengan I²C), AMS CCS811 (kualitas udara eCO₂/VOC), Figaro TGS8100 (VOC low-power), dan SGX MiCS-6814 (triple-gas CO/NO₂/VOC), semua menggabungkan micro-heater dan struktur mikro untuk ukuran sangat kecil, respons cepat, dan konsumsi daya rendah.

Gambar 3. Bosch BME680