光谱式MEMS/CMOS兼容气敏传感器

光谱技术是化学分析的终极手段.将光谱技术与MEMS(micro-electro-mechanical systems)和CMOS技术结合是解决当前气敏传感器灵敏度低、选择性差、体积大、功耗高、不便于阵列化和高度集成以至于无梯度立体矢量探测能力等问题的有效手段.本文介绍了一种制作于(110)硅片上的集成光谱式MEMS/CMOS兼容气敏传感器,详述了该气敏传感器的工作原理、传感器结构和制造工艺.     

体硅热膜传感器单片集成工艺的研究

针对MEMS热膜式传感器的发展趋势和在实用化过程中存在的问题,提出了一种新型的单片电路和体硅MEMS热膜式传感器实现集成制造的嵌入式CMOS工艺技术,解决了MEMS制造工艺和CMOS集成电路工艺之间存在的兼容性问题。通过这种嵌入式CMOS工艺技术,可以实现具备最小体积、最低成本的MEMS器件。通过这种嵌入式热膜式传感器和CMOS处理电路的单片集成制造工艺,实现了一款热膜式传感器和IC放大电路的集成部件,并完成了相关基本电性能测试和传感器功能的演示验证,证明了设计的工艺路线的可行性。     

新型MEMS气体传感器及其理论模型

提出了一种基于Si压阻效应的新型MEMS气体传感器,其结构主要是由制作在Si薄膜表面的惠斯通电桥和在Si薄膜表面淀积的一层聚合物气敏薄膜构成.应用弹性力学薄板原理建立了该气体传感器中Si薄膜与聚合物薄膜相互作用的理论模型,提出了气体传感器的等效横向气体裁荷qg并由此导出了传感器的最终输出公式.理论分析表明该传感器的输出具有很好的线性,而且结构简单,无须加热,应用MEMS工艺技术可实现与信号处理电路的集成.     

集成化离子敏场效应传感器的研究进展

在介绍离子敏场效应晶体管（ISFET）传感器的应用和基本工作原理的基础上,阐述了集成化ISFET传感器的研究现状,包括ISFET敏感膜及其制造工艺与CMOS兼容性研究、集成化读出电路、多传感器集成等方面。展望了ISFET传感器的研究趋势,认为在以下方面值得探索和研究：敏感膜是把化学变量转换为电学变量的关键;高性能读出电路的研究;集ISFET、读出电路及后端信号处理电路于一体的低功耗ISFET传感器的系统集成;多功能、智能化的多传感器集成;研究集微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源等于一体的微机电系统（MEMS）;ISFET微传感系统的数字化集成等。     

集成气体传感器的进展

本文综述了集成气体传感器的发展过程的工作机理，讨论了Ｓｃｈｏｔｔｋｙ气敏二极管、ＭＯＳ气敏二极管、ＭＯＳ气敏场效应厚膜集成气体传感器和集成气体传感器阵列。     

名词术语释义——CMOS MEMS工艺

大多数MEMS器件制作技术是将相应的结构构造在CMOS上的薄膜上，而CMOSMEMS是在标准CMOS半导体材料内直接将MEMS结构构造于CMOS的金属介电层上。这些层是在标准CMOS工艺流程中沉积的，与在CMOSMEMS裸片上的传感器共享相同的硅衬底，并在片上进行连接。CMOSMEMS使把所有机电传感器结构加之模拟和数字信号处理功能整合进单一芯片成为可能，从而将声学、惯性和RF系统集成在一个芯片内。     

日立开发出CMOS兼容的MEMS传感器工艺

日立中心研究实验室（东京）的研究人员宣布,他们已经开发出了与CMOS兼容的MEMS加工技术,可以在CMOS芯片的互连层上制造MEMS传感器。     

CO／H2集成FET型气敏传感器的研究

本文初步探讨了FET型气敏传感器的敏感机理,采用N阱双极MOS兼容工艺,将CO,H_2气敏单元,择优差分型气敏单元、加热单元、温敏单元单片集成,制作了可调高温的具有高稳定输出的芯片自恒温系统,研制出具有良好的选择性和稳定性,较高灵敏度的集成MOS气敏传感器.     

集成化离子敏场效应传感器的研究进展

在介绍离子敏场效应晶体管(ISFET)传感器的应用和基本工作原理的基础上,阐述了集成化ISFET传感器的研究现状,包括ISFET敏感膜及其制造工艺与CMOS兼容性研究、集成化读出电路、多传感器集成等方面。展望了ISFET传感器的研究趋势,认为在以下方面值得探索和研究:敏感膜是把化学变量转换为电学变量的关键;高性能读出电路的研究;集ISFET、读出电路及后端信号处理电路于一体的低功耗ISFET传感器的系统集成;多功能、智能化的多传感器集成;研究集微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源等于一体的微机电系统(MEMS);ISFET微传感系统的数字化集成等。     

一种新型CMOS磁敏集成传感器研制成功

借助于计算机辅助设计技术,我们设计并研制出了一种高灵敏度的CMOS磁敏集成传感器,该传感器利用集成电路的制做技术,将结构新颖的磁敏电路与运放电路集成在一个芯片上,使之具有体积小、灵敏度高、功耗低、可靠性强、动态输出范围大,电路性能好的优     

Design and optimization of an integrated MEMS gas chamber with high transmissivity

Non-Dispersive InfraRed (NDIR) gas sensor is widely used for gas detection in collieries and the gas chemical industry, etc. The performance of the NDIR gas sensor depends on the volume, optical length and transmittance of the gas chamber. However, the existing gas sensor products have problems of large volume, high cost and incapable of integration, which need to develop towards the miniaturized sensor. This paper first presents the theoretical background of the NDIR gas sensor and the novel structure of a fully integrated infrared gas sensor and its micro-machined gas chamber structure. Then, the light structure and the gas flow of the gas chamber are optimized on Tracepro software and Ansys workbench, respectively, and the technological process for preparing the Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) gas chamber is designed. Finally, we produce a gas chamber with a small volume and good transmissivity, which would be the most important part of producing the miniaturized NDIR gas sensor.     

光纤传感技术在气体检测方面的应用

介绍了气体传感器的主要特性与光纤传感技术在气体检测方面的应用,比较了几种光纤气体传感器的优缺点,设计了一种基于光谱吸收原理的新型开放式气体传感器,展望了光纤气体传感器的发展方向和广阔前景.     

三维纳米线SAW气体传感器及报警器设计

该文提出了一种全新的三维纳米线结构的声表面波(SAW)气体传感器,详细阐述了谐振型SAW器件上纳米线制备与修饰改性设计,传感器信号提取电路设计及报警器设计等过程,最后研制出气体报警器样品。并利用沙林（GB）模拟剂对传感器性能指标进行了测试,该传感器的响应阈值低达2 mg/m3,响应时间仅约为20 s。结果表明,与传统二维结构的SAW气体传感器相比,三维纳米线结构的SAW气体传感器在响应阈值和响应时间上均有很大的提高。     

一种冰醋酸红外气体传感器设计

提出了一种基于非色散红外原 理的冰醋酸红外气体传感器。介绍了冰醋酸红外气体传 感器的原理,然后对其结构设计进行了详细描述,并利用Light Tools 软件对其光路进行了仿真验证,最后获得了冰醋酸红外 气体传感器样机。测试结果表明,该传感器在0～5000 ppm范围内 的测量精度优于±1%F.S.,响应时间(T90)为29 s。这种传感器的光源部分 采用电调制方式,舍弃了传统的红外气体传感器光源部分的机 械斩波结构,进而减小了传感器的体积,提高了稳定性。因此,该传感器 在冰醋酸运输、储存和使用等领域具有广泛的应用前景。     

Design and Analysis of a Gas Sensor Based on a Ring Multi-Wavelength Fiber Laser in Near Infrared

Numerical model of a gas sensor based on the ring multi-wavelength fiber laser is discussed to detect gas such as methane (CH₄), which has multi-line absorption in near infrared. The schematic of the gas sensor is given, and its detecting principle of multiple windows is demonstrated in detail. The detecting methods based on the differential method and the second harmonic wave method in the sensor are analyzed, and the optimal information syncretions are used to process the information of the detected gas. The analyzing results show the sensor has advantages over the traditional sensor, and can be expanded to detect other gas such as acetylene (C₂H₄).     

毛细石英管构成的高灵敏度光纤气压传感器

为实现高精度的气压测量,提出一种利用飞秒激 光微加工技术与光纤熔接技术制作的法布里- 珀罗(FP)干涉仪(FPI)型光纤气压传感器。利用波长800nm的飞秒 激光脉冲在毛细石英管侧壁上加工一微孔, 利用光纤熔接技术把毛细石英管熔接在一段单模光纤(SMF)和一段多模光纤(MMF)之间,制备 出一种光纤气压传 感器。通过改变传感器的FP腔内气压大小,导致FP腔内气体折射率改变,从而引起传感器 的透射 谱线性漂移,通过计算气压变化量与透射谱的谐振峰波长漂移量之间的关系就能够实现传感 器的气 压测量。理论分析了传感器实现气压测量的机理,实验测量了传感器的灵敏度。实验结 果表明, 传感器对周围气压变化的响应较大,透射谱的谐振峰波长随气压线性变化的灵敏度达到4.22nm/Mpa,而传感器对环境温度变化的响应很小,减少了温度对气压 测量的交叉感染。     

Semiconductor‐Type MEMS Gas Sensor for Real‐Time Environmental Monitoring Applications

Low power consuming and highly responsive semiconductor‐type microelectromechanical systems (MEMS) gas sensors are fabricated for real‐time environmental monitoring applications. This subsystem is developed using a gas sensor module, a Bluetooth module, and a personal digital assistant (PDA) phone. The gas sensor module consists of a NO₂ or CO gas sensor and signal processing chips. The MEMS gas sensor is composed of a microheater, a sensing electrode, and sensing material. Metal oxide nanopowder is drop‐coated onto a substrate using a microheater and integrated into the gas sensor module. The change in resistance of the metal oxide nanopowder from exposure to oxidizing or deoxidizing gases is utilized as the principle mechanism of this gas sensor operation. The variation detected in the gas sensor module is transferred to the PDA phone by way of the Bluetooth module.     

超微粒SnO2薄膜元件气敏特性研究

用射频磁控反应溅射法在Si基片上沉积SnO2超微粒薄膜,借集成电路技术制成气敏元件,并用RQ—1型气敏特性测试仪在动态配气系统中测试其气敏特性。结果表明:烧结体SnO2元件的气敏效应出现在300℃以上,而该元件的气敏效应则出现在90℃以下,有利于降低功耗;在80~90℃时,该元件对H2的灵敏度比C2H5OH和CH4高出2~3个数量级,对CO和LPG几乎不敏感。因此可用作在低温条件下工作的薄膜化、集成化、高性能的H2传感器。     

低功耗电阻型MEMS半导体气体传感器研究进展北大核心

电阻型MEMS半导体气体传感器在环境空气质量监测和有毒有害气体检测等领域得到了广泛应用，但是受限于功耗较高的原因，这类传感器难以广泛应用于便携式气体检测系统。文章综述了近年来低功耗电阻型MEMS半导体气体传感器的研究进展，分别从气敏材料、传感器结构和传感器模组的集成电路等方面探讨如何实现低功耗的电阻型MEMS半导体气体传感器的制备，并展望低功耗的电阻型MEMS半导体气体传感器未来的发展方向。     

人工神经网络在气体分析系统中的应用

为了研究人工神经网络在气体分析系统中的应用,选择了识别CH4和CO的传感器阵列及用于网络模型训练的样本。实验分析确定了信号预处理方法,选取合适的网络模型并创新性的对用于气体种类识别的BP算法进行改进,并研究网络结构和参数的变化对气体分析系统性能的影响,实验结果证明气体传感器阵列与BP算法相结合进行气体成分分析具有一定的可行性,若能进一步调整及完善气体传感器阵列的硬件测量电路,则可开发出用于现实复杂环境的多气体分析系统。