第九章--氣、濕敏傳感器(編輯修改稿)
2024-09-12 00:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 測振元件，就得到了微結(jié)構(gòu)諧振器型氣敏傳感器。其工作原理為：當器件暴露在被測氣體中時，聚合物膜吸附被測氣體使硅梁質(zhì)量增加，則諧振頻率下降。只要測出吸附被測氣體前后硅梁諧振頻率的變化，就可推算出被測氣體的濃度。北京大學(xué)微電子所開發(fā)的這種微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器檢測二氧化氮的濃度下限可達 10－ 6，當工作頻率為 19 kHz時，靈敏度達 Hz／ 10－ 6 第 9章 氣、濕敏傳感器 2. 1) MOSFET MOS集成電路工藝基本上是相同的 , 只是 MOSFET柵電極材料不同。 MOS集成電路的 MOSFET柵電極材料通常是金屬鋁，而 MOSFET型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器中的 MOSFE柵電極材料是對待測氣體敏感的材料，如鈀、銥、碘化鉀等。其工作原理是：當柵電極暴露在待測氣體中時，柵電極材料與待測氣體作用而引起MOSFET閾值電壓變化，分析這種變化就可知道待測氣體的濃度。當柵電極為鈀時，對氫氣很敏感；當柵電極為鉑、銥時，對含氫化合物氣體 NH H2S和乙醇蒸氣很敏感；當柵 第 9章 氣、濕敏傳感器 2) MIS MIS二極管的伏安特性對氫氣很敏感，當氫氣濃度改變時，其伏安特性會發(fā)生明顯的變化，因而可利用它來檢測氫氣。美國 CW儲備大學(xué)開發(fā)了帶有加熱器和測溫元件的 MIS二極管型微結(jié)構(gòu)氫敏傳感器。為了提高靈敏度和耐久性，電極金屬用鈀 銀合金代替鈀，用集成電路工藝制造出加熱器、測溫元件和 MIS二極管，最后用犧牲層工藝從背面將硅芯片 第 9章 氣、濕敏傳感器 這種測氫二極管在正偏或反偏狀態(tài)下都可測氫氣的濃度：用恒流源正偏置 MIS二極管，其正偏壓降可定量顯示氫氣的濃度；用恒壓源反偏置 MIS二極管，其反向漏電流可定量顯 硅和硅基微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器用與集成電路相容的 MEMS技術(shù)制造，是 MEMS氣敏傳感器的主流，有很好的發(fā)展前景。這種傳感器性能優(yōu)異 (體積小，功耗低，靈敏度高，選擇性好，響應(yīng)時間短，穩(wěn)定性好 )，成本低，各批產(chǎn)品間性能差異小，同一芯片上可制作信號處理電路和讀出電路 (智能化、多功能化 ) 第 9章 氣、濕敏傳感器 各種傳統(tǒng)的氣敏傳感器只要對其結(jié)構(gòu)和制作工藝作相應(yīng)改變，原則上都可采用 MEMS技術(shù)來制造，成為 MEMS氣敏傳感器。 IC技術(shù)和 MEMS技術(shù)的進步，以及強大的微電子工業(yè)的有力支持，將為氣敏傳感器的發(fā)展提供極好的機會。 應(yīng)用舉例 目前，氣敏傳感器的應(yīng)用越來越廣泛。表 第 9章 氣、濕敏傳感器 表 氣敏傳感器的主要應(yīng)用范圍 第 9章 氣、濕敏傳感器 1. 家用煤氣、液化石油氣泄漏報警器有不少型號可供選擇。圖 、廉價的家用煤氣、液化石油氣泄露報警器電路。該電路能承受較高的交流電壓，因此，可直接由 220 V市電供電，且不需要再加復(fù)雜的放大電路，就能驅(qū)動蜂鳴器等來報警。由該電路的組成可見，蜂鳴器與氣敏傳感器 QMN6的等效電阻構(gòu)成了簡單串聯(lián)電路。當氣敏傳感器探測到泄漏氣體 (如煤氣、液化石油氣 )時，隨著氣體濃度的增大，氣敏傳感器 QMN6的等效電阻降低，回路電流增 第 9章 氣、濕敏傳感器 圖 家用煤氣、液化石油氣泄漏報警器電路 第 9章 氣、濕敏傳感器 2. 城市煤氣報警器的氣敏元件廣泛使用氧化錫，它對甲烷類碳氫化合物的靈敏度非常高，對酒精等也很敏感。人們希望有一只氣體傳感器能檢測出煤氣又不至因酒精存在而誤報警；既適用于各城市有所差別的煤氣報警，又能對煤氣爆炸濃度及不完全燃燒的 CO中毒危險濃度報警?；谶@種需要，人們研制了城市煤氣報警器。由厚膜混合電路氣體傳感器和單片微處理機構(gòu)成的新型城市用煤氣報警器便是其中的一種。這種報警器把對甲烷最敏感的氧化錫厚膜、對一氧化碳最敏感的氧化鎢厚膜和對酒精特別敏感的鎳酸鑭厚膜集成在同一塊三氧化二鋁陶瓷基片上，如圖 。 第 9章 氣、濕敏傳感器 圖 厚膜混合電路氣體傳感器的結(jié)構(gòu) 第 9章 氣、濕敏傳感器 濕敏傳感器 空氣中含有水分的多少，即空氣的干濕程度，叫濕度。 濕度有多種表示方法，例如絕對濕度、相對濕度、露(霜 )點溫度、比濕度、飽和度等。常用的空氣濕度有三種表 1. 絕對濕度 (AH, Absolute Humidity) 絕對濕度表示單位體積 (即 1 m3)的空氣中所含水氣的質(zhì) 第 9章 氣、濕敏傳感器 2. 相對濕度 (RH， Relative Humidity) 相對濕度定義為待測空氣的水氣分壓與相同溫度下水的 相對濕度也可定義為氣體的絕對濕度 Pa與同一溫度下達到飽和狀態(tài)的絕對濕度 Ps 第 9章 氣、濕敏傳感器 3. 保持壓力一定而降溫，
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