1.气敏元件
气敏材料的功能为：①随着气体分子的吸附和脱附，表面电导率或体电导率发生变化；②在P型或N型有机半导体结中有二极管特性变化；③与气体分子的热反应引起电导率变化；④伴随气体分子的吸附和脱附，光学特性变化；⑤伴随气体分子的吸附和脱附，重量发生微小变化。显然，若这些变化仅对特定分子有选择性地发生，则达到气敏元件的选择性并不困难。但是，在实际使用场合，共存气体分子的影响能忽略的情况并不多，故提高选择性是重要课题。
下表列出了利用有机材料制作的气敏元件，其中多数是利用吸附和脱附气体时电导率发生的变化。为了使吸附气体容易脱附，从而使电导率变化可逆，应使气敏元件在较高的温度工作，因此需要开发耐热性和稳定性好的有机半导体材料。
表 有机材料的气敏元件
2.湿敏元件
有机湿敏材料大部分是髙分子材料，可分为三类：髙分子电解质、髙分子电介质及有机-无机复合材料。当受潮时，这些材料的电导率、介电常数和质量等均会发生变化，利用材料的这些特性可构成湿敏元件。下表列出利用有机材料研制的湿敏元件，显然，要使这些元件达到实用阶段，必须在材料研究上多下功夫。
表 有机材料的湿敏元件
3.离子敏元件
根据所用的离子敏感材料，离子敏元件可分为两类：
①无机系离子感应膜电极。这类电极包括难溶性盐固体膜电极和玻璃膜电极。
②有机系离子感应膜电极。这类电极包括液状离子交换膜电极和中性载流子液膜电极。离子敏元件在电解液中的电位受电化学平衡支配，其电位
式中，E0——标准电极电位（V）；R——气体常数（8.314J/℃• mol）；T——绝对温度（K）；Z——离子数；F——法拉第常数（96 500 C）；ai、aj——分别表示电解液中两种离子的活动度；Kij——离子相对于i离子的选择系数。
对i离子选择性足够髙的电极
若活动度变化一个数量级，则电位变化可高达几十毫伏。
20世纪60年代后半期，人们对比离子选择性优良的中性载流子进行研究，其代表是缬氨霉素、四无活（性）菌素等抗生物或冠状化合物等大环状化合物。缬氨霉素掺人PVC膜中的敏感膜可用作选择性优良的钾离子电极。下图示出了主要中性载流子。现已合成了数量庞大的中性载流子，但达到实用的并不多，故材料仍是重要的研究领域。
图 用于离子敏元件的中性载流子
与原来膜电极型的离子敏元件不同，在场效应晶体管（FET）的绝缘栅上形成离子敏感膜的离子敏感FET（ISFET）的研究已有进展，其工作原理如下图所示。检测pH的ISFET已进入实用阶段。利用半导体技术研究离子敏元件已进人新阶段。
ISFET的工作原理
4.生物传感器
分子识别功能最好的敏感材料是生物物质，利用生物物质的传感器称生物传感器，其基本结构如下图所示。生物物质多半固定在固体基体上，构成薄膜状供使用。根据用于分子识别部位的生物物质分类，生物传感器有酶传感器、微生物传感器和免疫传感器等。
生物传感器的基本结构
下表列出主要生物传感器。生物传感器的特点是选择性好，它能以极高的灵敏度选择性地检测非常复杂的有机化合物或蛋白质。对生物传感器已经进行了大量的研究工作，达到实用的产品已不少。人们对生物传感器的研究寄予了很大的希望。
生物传感器
生物材料与电子材料融合已有进展，称为生物电子传感器的新型生物传感器取得了可喜的进步，可以说生物传感器的研究进入了新阶段。