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MEMS固体电解质气敏传感器
7 Q6 h( t5 E$ M c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,测量范围大,温漂小。但它的输出电流和敏感性能与电极尺寸关系密切。传统的烧结体型器件难于控制电极尺寸,因而输出的电流和敏感性能也难于控制。由于MEMS技术制作的器件电机尺寸精度高,因而MEMS固体电解质电流型气敏传感器性能优异。
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目前基于“三明治”结构的传感器,可以实现MEMS工艺的兼容与加工,解决了传统固体电解质式气体传感器工艺兼容性差、器件结构复杂等问题。
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MEMS气体传感器的优势在于:& z5 T3 w4 W7 C: A
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(1)微型化: MEMS器件体积小,一般单个 MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位,重量轻、耗能低。同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。 MEMS更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。: _( t) S$ ]# e
% ]' k" G7 F1 {" @(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相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨,同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。
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& i) G+ J# Q$ m0 p& F% ?& v5 a(3)批量生产:以单个 5mm×5mm尺寸的 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同时切割出大约 1000个 MEMS芯片,批量生产可大大降低单个 MEMS的生产成本。
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5 B- A c% G4 q(4)集成化:一般来说,单颗 MEMS往往在封装机械传感器的同时,还会集成ASIC芯片,控制 MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。同时不同的封装工艺可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器阵列、微执行器阵列,甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。
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. F* H/ \% w/ f/ h# q(5)多学科交叉: MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。7 F/ K9 ^9 o8 u- A2 r9 r$ X: l! e
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