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市场上常见的MEMS气体传感器类型

市场上常见的MEMS气体传感器类型-在物联网的推动下,气体传感器的应用日益广泛,逐渐向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展。其中,具有代表性的基于金属氧化物半导体敏感材料的气体传感器已广泛应用于安全、环境、楼宇控制等领域的气体检测。

在物联网的推进下,气体传感器的运用日益广泛,逐步向小型化、集成化、模块化、智能化方向开展。其间,具有代表性的根据金属氧化物半导体灵敏资料的气体传感器已广泛运用于安全、环境、楼宇操控等范畴的气体检测。

MEMS技能的前进,为这气体传感器的集成化供给了坚实的根底,毋庸置疑,根据MEMS的设计方案将成为未来气体传感器的首要开展方向之一。

现在,市场上以单晶硅资料为衬底,非硅资料为灵敏层的MEMS气体传感器最为常见,今日就给我们介绍一下市场上常见的MEMS气体传感器类型。

MEMS电导型气敏传感器的灵敏资料是金属氧化物半导体或导电聚合物,运用最多的金属氧化物半导体是二氧化锡,其次是二氧化钛、氧化锌等。为进步气敏传感器灵敏度和选择性,往往会向金属氧化物中参加催化剂,如铂、钯等贵金属或适宜的金属氧化物。

当灵敏资料露出于被测气体中,气体会与它们发生反响,引起电导率或电阻率的改变,发生的电信号通过信号处理后,输出为可辨认气体成分或气体浓度的信号。

MEMS金属氧化物半导体气敏传感器选用微电子技能的成膜工艺在硅衬底上淀积金属氧化物灵敏层,使用灵敏层下的电阻做加热器,使用二极管做测温元件,必要的信号电路和读出电路也能够集成在同一硅芯片上。

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MEMS微气体传感器的制作工艺如图所示,其特色在于将加热电极、绝缘层和测验电极一层一层顺次堆积叠加在一起。

固体电解质气敏传感器有电流型和电压型两种,电流型的灵敏度高,丈量规模大,温漂小。但它的输出电流和灵敏功用与电极尺度关系密切。传统的烧结体型器材难于操控电极尺度,因此输出的电流和灵敏功用也难于操控。因为MEMS技能制作的器材电机尺度精度高,因此MEMS固体电解质电流型气敏传感器功用优异。

现在根据“三明治”结构的传感器,能够完成MEMS工艺的兼容与加工,处理了传统固体电解质式气体传感器工艺兼容性差、器材结构杂乱等问题。

(1)微型化:MEMS器材体积小,一般单个MEMS传感器的尺度以毫米乃至微米为计量单位,重量轻、耗能低。一起微型化今后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、呼应时间短等长处。MEMS更高的外表体积比(外表积比体积)能够进步外表传感器的灵敏程度。

(2)硅基加工工艺,可兼容传统IC生产工艺:硅的强度、硬度和杨氏模量与铁适当,密度相似铝,热传导率挨近钼和钨,一起能够很大程度上兼容硅基加工工艺。

(3)批量生产:以单个5mm×5mm尺度的MEMS传感器为例,用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可一起切割出大约1000个MEMS芯片,批量生产可大大下降单个MEMS的生产成本。

(4)集成化:一般来说,单颗MEMS往往在封装机械传感器的一起,还会集成AS%&&&&&%芯片,操控MEMS芯片以及转化模拟量为数字量输出。一起不同的封装工艺能够把不同功用、不同灵敏方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或构成微传感器阵列、微执行器阵列,乃至把多种功用的器材集成在一起,构成杂乱的微体系。

(5)多学科穿插:MEMS触及电子、机械、资料、制作、信息与自动操控、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技能开展的许多顶级效果。
责任编辑人:CC

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