一种新型的电离式MEMS 气体传感器
基于MEMS技术的气体传感器研究与应用
基于MEMS技术的气体传感器研究与应用近年来，随着科技的不断进步，MEMS技术得到了广泛应用和研究。
其中，基于MEMS技术的气体传感器在环境监测、工业控制、医疗诊断等领域发挥着重要作用。
本文将探讨MEMS技术在气体传感器研究与应用中的进展和前景。
1. MEMS技术的基本原理MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术是一种将微观电子技术与机械工艺相结合的技术。
它通过微纳加工技术，将微小的机械结构和电子元件集成在一起，实现对微小物理量的测量和控制。
MEMS技术的核心是微加工工艺，包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等多种工艺。
2. MEMS气体传感器的原理与结构MEMS气体传感器是基于MEMS技术制造的一种传感器，用于检测和测量气体的浓度、压力、温度等参数。
其工作原理一般是通过气敏材料与被测气体的相互作用，产生电学信号，进而实现气体的检测和分析。
3. MEMS气体传感器的优势相比传统的气体传感器，基于MEMS技术的气体传感器具有以下优势：（1）体积小巧：由于MEMS技术的微纳加工特性，使得气体传感器可以制造成微小的芯片，方便集成到各种设备和系统中。
（2）低功耗：MEMS气体传感器的功耗较低，可以实现长时间的连续监测和控制。
（3）高灵敏度：MEMS气体传感器的灵敏度较高，可以实现对微小气体浓度的检测和分析。
（4）快速响应：基于MEMS技术的气体传感器响应速度快，可以实时监测气体的变化。
4. MEMS气体传感器的应用领域基于MEMS技术的气体传感器在各个领域都有广泛的应用。
在环境监测方面，可以用于检测空气质量、水质污染等；在工业控制方面，可以用于气体泄漏检测、燃气安全监测等；在医疗诊断方面，可以用于呼吸气体分析、病菌检测等。
此外，MEMS气体传感器还可以应用于智能家居、汽车电子等领域。
5. MEMS气体传感器的挑战与展望虽然MEMS技术在气体传感器领域取得了显著的进展，但仍面临一些挑战。
mems传感器 气体检测 原理
mems传感器气体检测原理
MEMS传感器是一种基于微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术制造的传感器。
它通常由微机电系
统制造技术制造而成，利用微观尺寸的机械结构感知和测量物理量或化学量。
气体检测是MEMS传感器的一种常见应用。
MEMS气体传感器通常利用气体分子与传感器表面作用产生
的物理或化学变化来测量气体的存在或浓度。
其原理可以分为以下几个步骤：
1. 气体吸附：传感器表面涂覆着一层特殊的材料，具有与目标气体分子相互吸引的特性。
当气体分子接触到传感器表面时，它们会吸附在表面上。
2. 物理或化学变化：吸附的气体分子会改变传感器的物理或化学性质。
例如，它们可能会改变传感器的电导率、弹性模量等。
3. 信号检测：传感器会通过改变的物理或化学性质来产生电信号。
这些信号可以由传感器内部的电路进行放大和处理。
4. 数据分析：通过对传感器输出的电信号进行分析，可以确定气体的存在或浓度。
通常需要与事先建立好的气体浓度-传感
器输出曲线进行比较，从而获得准确的测量结果。
MEMS气体传感器具有体积小、响应速度快、功耗低和成本
较低等优点，因此在环境监测、工业安全和医疗诊断等领域得到广泛应用。
MEMS 气体传感器简介ppt课件
图4 FA IMS气体传感器原理
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time.
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1.1气体声光效应法 气体的光声效应(photoacoustic spectroscopy)早在1880
年就由贝尔发现,但直到20世纪80年代,随着激光器和高灵敏麦克 风技术的成熟, 才在气体传感器领域得到研究。
光声气体传感器由调制光源（modulated light source）、 光声池（photoacoustic cell ）、高灵敏麦克风（High sensitive microphone ）系统3个主要部分组成(如图1) 。
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4、高场非对称波形离子迁移谱(Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry )技术气体传感器
FA IMS技术是基于离子迁移谱技术( IMS)发展而来, 原理如图4。载 气与样品混合电离后经过离子门送到离子飘移区,在高压(大于11 000V / cm)交变电场的作用下,不同离子的迁移速性有关,因此,高电场可以区分低电场迁移相近的 离子。对于交变电场再增加一个直流偏置电压,抵消待检测气体离子的高 电场迁移效果,即可使得特定离子通过飘移区达到检测电极。在样品检测 过程中对直流偏置电压进行扫描即可分析样品气体中的成分。
2.2电导型气体传感器
2.3谐振式微悬臂梁气体传感器
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2.1声表面波型气体传感器
比较电路
产生声表面波
图3 SAW气体传感器原理图
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接收声表面波
3、Gas sensor for inflammable and explosive gas catalytic combustion
催化燃烧式气体传感器的原理源自宏观的气体传感 器,主要用于甲烷, CO等易燃易爆气体检测领域。通过 MEMS技术将催化剂制做为薄膜,对其加热。当空气中有易 燃易爆气体存在时,气体分子在催化剂表面发生催化氧化 反应（catalytic oxidation reaction）,并放出热量。经 过热敏元件将温度变化转换为电信号,与参比薄膜进行比 对得到气体体积分数变化,热敏元件常用热敏电阻器,常用 催化剂有氧化Pd, Pt等。MEMS工艺实现催化剂薄膜化、 微型化,并对加热电极、热敏元件进行集成,从而有效减小 传感器的体积。
mems气体传感器
MEMS气体传感器简介MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）气体传感器是一种集成了微电子技术和微机械技术的气体测量设备。
它基于微纳技术制造，采用微小的传感器件和集成电路芯片，能够实现对气体的快速、准确的检测和测量。
MEMS气体传感器广泛应用于环境监测、工业安全、医疗设备以及智能家居等领域。
工作原理MEMS气体传感器主要基于气体与特定材料之间的化学反应原理。
它的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.气体进入传感器：气体通过传感器的入口进入，与传感器内部的敏感层发生反应。
2.化学反应：不同的气体与敏感层发生特定的化学反应，产生可测量的电信号。
3.信号测量：传感器将产生的电信号转化为电压或电流信号。
4.数据处理：测量电信号通过数字转换器进行转换，并通过内部算法进行处理，得到测量结果。
5.输出结果：测量结果通常以数字形式在显示屏上显示，或通过通信接口输出给外部设备。
特点与优势MEMS气体传感器具有以下特点和优势：1.微小尺寸：MEMS技术的应用使得传感器的尺寸大大减小，可以轻松集成到各种设备中，适用于空间有限的场景。
2.高灵敏度：传感器采用微纳技术制造，敏感层与气体接触面积大，因此具有高灵敏度和快速响应的特点。
3.低功耗：传感器使用集成电路芯片，功耗较低，适用于需要长期稳定运行的应用。
4.高精度：传感器具有高精度的测量能力，可以在不同气体浓度下进行准确的测量。
5.多样性应用：MEMS气体传感器可以应用于各种气体的检测，例如二氧化碳、一氧化碳、甲醛等。
应用领域MEMS气体传感器在以下领域得到广泛应用：1. 环境监测MEMS气体传感器可以检测大气中的各种有害气体，监测环境空气的质量，例如检测二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、VOC（挥发性有机物）等。
它们在室内空气质量监测、工业排放监测等方面发挥着重要作用。
2. 工业安全MEMS气体传感器可用于工业场所的安全监测。
它们可以检测爆炸性气体、有毒气体等，并及时报警，保障工人的安全。
MEMS CO 气体传感器使用说明书
MEMS CO气体传感器（型号：GM-702B）使用说明书版本号：2.2实施日期：2020.08.25郑州炜盛电子科技有限公司Zhengzhou Winsen Electronic Technol ogy Co.,Ltd声明本说明书版权属郑州炜盛电子科技有限公司（以下称本公司）所有，未经书面许可，本说明书任何部分不得复制、翻译、存储于数据库或检索系统内，也不可以电子、翻拍、录音等任何手段进行传播。
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郑州炜盛电子科技有限公司GM-702B CO气体传感器产品描述MEMS一氧化碳气体传感器利用MEMS工艺在Si基衬底上制作微热板，所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的金属氧化物半导体材料。
当环境空气中有被检测气体存在时传感器电导率发生变化，该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
传感器特点本品采用MEMS工艺，结构坚固，对一氧化碳灵敏度高；具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、响应恢复快、驱动电路简单、稳定性好、寿命长等优点。
主要应用家庭用一氧化碳气体泄漏报警器、工业用一氧化碳气体报警器以及便携式一氧化碳气体检测器等。
技术指标表1产品型号GM-702B产品类型MEMS一氧化碳气体传感器标准封装陶瓷封装检测气体一氧化碳检测浓度5ppm～5000ppm CO标准电路条件回路电压V C≤24V DC加热电压V H2.5V±0.1V AC or DC（高温）0.5V±0.1V AC or DC（低温）加热时间T L60s±1s（高温），90s±1s（低温）负载电阻R L可调标准测试条件下气敏元件特性加热电阻R H80Ω±20Ω（室温）加热功耗P H≤50mW敏感体电阻R S1KΩ～30KΩ(in150ppmCO)灵敏度S R0(in air)/Rs(in150ppmCO)≥3标准测试条件温度、湿度20℃±2℃；55%RH±5%RH 标准测试电路V H:2.5V±0.1V（高温）0.5V±0.1V（低温）V C:5.0V±0.1V传感器结构示意图引脚连接①R H1②③R H2④⑤R S1⑥⑦R S2⑧底视尺寸图（单位：mm ）外形图底视引脚布置图①②③④⑧⑦⑥⑤基本电路图2GM-702B 测试电路VcV H+2.5V/0.5V图1传感器结构示意图说明：上图为GM-702B传感器的基本测试电路。
MEMS气体传感器应用和发展现状
MEMS气体传感器应用和发展现状一、市场概述在日常生活中，我们感知外界靠眼睛、耳朵和鼻子，在信息化时代、物联网时代、智能化时代，我们通过传感器连接世界。
在工业生产、环境、安全、智能生活中，气体的监测是必不可少的环节，气体传感器在其中扮演了重要的角色。
随着经济的发展、技术的进步，气体传感器的应用更加广泛，逐渐向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展。
这些年，随着MEMS（微机电系统）技术的进步，以MEMS技术为基础的气体传感器逐步被开发出来，应用到各种场合。
MEMS全称是Micro Electromechanical System，即微机电系统，是指在尺寸几毫米甚至更小的材料上构建一个独立的智能系统，满足一定的使用功能。
MEMS涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。
MEMS加速度计、MEMS麦克风、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等在我们日常生活中经常用到。
MEMS气体传感器是近些年兴起的一项先进技术，用于探测气体浓度的MEMS传感器。
MEMS气体传感器继承了MEMS传感器的优点：体积小，只有芯片大小，重量轻、耗能低；基于硅基加工工艺，可实现批量生产，一片 8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约1000个MEMS芯片，可大大降低单个MEMS的生产成本；便于集成，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，同时可将多个传感器或执行器集成于一体，形成微传感器阵列、微执行器阵列。
MEMS气体传感器体积小、成本低的特点为我们的生活提供了无限的想象，随着技术的日益进步，可以实现各种各样的应用。
试想，我们的手机、家电、汽车等日常物品都内置各种传感器，可以随时感知环境，了解世界，这将是多么美妙的事情，这也将是多么巨大的一个市场。
mems气体传感器
MEMS气体传感器简介MEMS（微机电系统）气体传感器是一种基于微纳技术制备的气体传感器。
它利用微小的机械结构和敏感电子元件，可以实时、准确地检测环境中的气体浓度和成分。
MEMS气体传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、响应速度快的特点，因此在工业、环保、卫生、安全等领域得到广泛应用。
工作原理MEMS气体传感器的工作原理基于气敏材料的特性。
当目标气体接触到气敏材料表面时，气敏材料会发生物理或化学变化，产生电信号。
传感器通过测量这些电信号的变化，可以确定气体的浓度和成分。
一种常见的MEMS气体传感器是金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor，简称MOS）传感器。
MOS传感器工作时，气敏材料被氧化剂气体（如二氧化碳、一氧化碳等）与空气中的氧气接触，形成一个氧化层。
当目标气体分子进入氧化层，氧化层电导率发生改变，从而改变了传感器的电阻。
通过测量电阻的变化，可以检测到气体的浓度。
另一种常见的MEMS气体传感器是电化学传感器。
电化学传感器利用气敏材料与目标气体之间的电化学反应实现气体检测。
当目标气体分子与气敏材料表面发生电化学反应时，会产生可测量的电流或电位信号。
通过测量这些电信号的变化，可以确定气体的浓度。
应用领域工业安全MEMS气体传感器广泛应用于工业安全领域。
在工业环境中，有些气体具有毒性或易燃性，对人员和设备安全构成威胁。
利用MEMS气体传感器，可以实时监测空气中有害气体的浓度，及时采取相应的措施保障工作场所的安全。
环境监测MEMS气体传感器在环境监测领域也有广泛应用。
它们可以用于测量大气中的空气质量，监测环境中的有害气体浓度。
通过实时监测和分析，可以评估环境状况，并采取相应的环保措施。
室内空气质量监测在室内环境中，人们长时间接触各种气体，如甲醛、二氧化碳等。
这些气体可能对人体健康造成影响。
MEMS气体传感器可以用于室内空气质量监测，实时监测室内空气中有害气体的浓度，提醒人们采取相应的措施改善室内空气质量。
新型MEMS和NEMS有机气体传感器的研究
新型MEMS和NEMS有机气体传感器的研究一、本文概述随着现代社会对环境保护和空气质量监控需求的日益增长，有机气体传感器在环境监测、工业安全、医疗诊断等领域的应用越来越广泛。
新型微机电系统（MEMS）和纳机电系统（NEMS）有机气体传感器因其具有体积小、功耗低、响应速度快、灵敏度高和可大规模集成等优势，成为当前研究的热点。
本文旨在探讨新型MEMS和NEMS有机气体传感器的研究现状、发展趋势及其在实际应用中的挑战和前景。
本文将首先介绍MEMS和NEMS传感器的基本原理和分类，分析其在有机气体检测方面的独特优势。
随后，综述当前国内外在新型MEMS 和NEMS有机气体传感器研究方面的主要成果和进展，包括传感器材料、结构设计、制造工艺以及性能测试等方面的研究现状。
在此基础上，本文将进一步探讨新型MEMS和NEMS有机气体传感器在实际应用中面临的挑战，如环境适应性、长期稳定性、交叉敏感性等问题，并提出相应的解决方案和发展方向。
本文将展望新型MEMS和NEMS有机气体传感器在环境保护、工业安全、医疗诊断等领域的应用前景，以及其在未来纳米科技、物联网和等新兴领域中的潜在应用。
通过本文的研究，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示，推动新型MEMS和NEMS有机气体传感器技术的进一步发展。
二、MEMS和NEMS气体传感器的基本原理微型电子机械系统（MEMS）和纳米电子机械系统（NEMS）气体传感器的基本工作原理主要基于传感器与被测气体之间的相互作用。
这些传感器通常包含一个或多个微型或纳米级的机械结构，如悬臂梁、膜片或谐振器，它们可以通过电学、光学或热学等手段进行读出。
当传感器暴露在待测气体环境中时，气体分子会与传感器的敏感元件发生相互作用，如吸附、解吸、化学反应等。
这些相互作用会改变敏感元件的机械性质，如质量、刚度或谐振频率等。
这些变化可以通过电学或光学手段进行检测，并转换为气体浓度或类型的信息。
新型MEMS传感器的设计与应用
新型MEMS传感器的设计与应用关键信息项：1、传感器的设计规格和性能指标测量范围：＿___________________精度：＿___________________响应时间：＿___________________工作温度范围：＿___________________功耗：＿___________________2、应用领域和场景工业自动化：＿___________________医疗健康：＿___________________汽车电子：＿___________________消费电子：＿___________________其他特定领域：＿___________________3、知识产权归属专利申请权：＿___________________专利权：＿___________________相关技术秘密：＿___________________4、研发进度和交付时间设计阶段完成时间：＿___________________原型样品交付时间：＿___________________测试和优化完成时间：＿___________________最终产品交付时间：＿___________________5、费用和支付方式研发费用总额：＿___________________阶段性支付金额和时间节点：＿___________________额外费用的承担方式：＿___________________6、质量保证和售后服务质量标准：＿___________________质保期限：＿___________________售后服务内容和响应时间：＿___________________ 11 协议背景随着科技的不断发展，新型 MEMS 传感器在各个领域的应用日益广泛。
为了推动新型 MEMS 传感器的设计与应用，甲乙双方经过友好协商，达成以下合作协议。
111 合作目标双方旨在共同开发一款具有高性能、高精度和广泛应用前景的新型MEMS 传感器，并将其成功应用于指定的领域。
mems气体传感器分类
mems气体传感器分类Mems气体传感器分类一、引言Mems（Microelectromechanical Systems）气体传感器是一种基于微机电系统技术制造的气体传感器。
它的特点是体积小、功耗低、响应快，广泛应用于空气质量监测、工业安全、环境监测等领域。
本文将对Mems气体传感器进行分类，以便更好地了解其应用领域和特点。
二、基于工作原理分类1. 热敏电阻型（Thermal Resistor）热敏电阻型Mems气体传感器是通过测量气体的热导率变化来检测气体浓度的。
当目标气体与热敏元件接触时，气体的热导率会改变，从而引起热敏电阻的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接得到气体的浓度。
2. 电容型（Capacitive）电容型Mems气体传感器是利用电容的变化来检测气体浓度的。
当目标气体进入传感器的感测腔体时，会改变感测腔体的介电常数，进而改变电容值。
通过测量电容值的变化，可以得到气体的浓度信息。
3. 电化学型（Electrochemical）电化学型Mems气体传感器是利用电化学反应来检测气体浓度的。
传感器内部有一对电极，当目标气体进入传感器时，会引发电化学反应，产生电流信号。
通过测量电流信号的变化，可以了解气体的浓度。
4. 光学型（Optical）光学型Mems气体传感器是利用光学原理来检测气体浓度的。
传感器内部有特定的光学材料或光学结构，当目标气体与光学材料或结构发生相互作用时，会改变光的传播特性。
通过测量光的变化，可以推断出气体的浓度。
5. 声波型（Acoustic Wave）声波型Mems气体传感器是利用声波的传播特性来检测气体浓度的。
传感器内部有特定的声波谐振器件，当目标气体进入传感器时，会改变声波的传播速度和衰减情况。
通过测量声波的变化，可以获得气体的浓度信息。
三、基于应用领域分类1. 空气质量监测Mems气体传感器在空气质量监测中起到了至关重要的作用。
通过监测各种有害气体的浓度，可以及时发现并防止空气污染，保障人们的健康。
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板运动。 当中性气体分子与纳电极发生非弹性碰撞 后,有一定的概率被激发到亚稳态。 而亚稳态粒子 相比于基态的中性粒子,会更容易被电离,反应到电 学参数就是气体的等效电导率会上升,从而实现基 于电导率测试的气体检测。
在气体电子学中,由宇宙射线背景电离形成的
第4 期
詹昌华,潘元志等:一种新型的电离式 MEMS 气体传感器
4摇 69
I-V 曲线在低电压、低电离度条件下是准线性的关 系。 本研究测试了不同化学组分的氮气-氧气混合 气体和氮气-氩气混合气体在放电线性段的伏安特 性曲线图,如图 5 所示。 从图 5 可以看出,不同的气 体成分具有不同的伏安特性曲线,也有不同的等效 气体电导率,从而该器件可以起到检测气体成分的 作用。 并且,该检测过程是在低压下进行,避免了高 电压对气敏性结构的影响,器件稳定性和重复性因 此得到了保证。
(1. National Key Laboratory of Micro / Nano Fabrication Technology,Research Institute of Micro / Nano Science and Technology, Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;2. Central Academe,Shanghai Electric Group Co. ,Ltd. ,Shanghai 200070,China)
一种新型的电离式 MEMS 气体传感器*
詹昌华1 ,潘元志2 ,赵小林1 ,侯中宇2*
(1. 上海交通大学微纳科学技术研究院,微 / 纳加工技术国家级重点实验室,上海 200240; 2. 上海电气集团股份有限公司中央研究院,上海 200070)
摘摇 要:实现了一种新型的电离式 MEMS 气体传感器,即线性阻抗电离式 MEMS 气体传感器。 该传感器创新地采用了电导
1摇 实验
1. 1摇 氧化锌纳米棒阵列的制备 淤配置 0. 1 mol / L 的乙酸锌甲醇溶液和 0. 05
mol / L 的氢氧化钠甲醇溶液。 将氢氧化钠溶液缓缓 倒入乙酸锌溶液中,维持搅拌速度,反应 4 h 后取 出,室温冷却,即制备出了 ZnO 纳米粒子甲醇溶液。
项目来源:国家自然科学基金项目(61274118 / F040703,60906053 / F040703) 收稿日期:2013-01-13摇 摇 修改日期:2013-03-05
传摇 感摇 技摇 术摇 学摇 报
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第 26 卷
于,利用数控甩胶台和已经制备好的 ZnO 纳米粒子 甲醇溶液,将 ZnO 纳米粒子旋涂到玻璃基底上,作 为氧氧化锌纳电极阵生长的种子层。 盂将烧杯放入 80 益 烘箱中进行反应。 反应物质为硝酸锌和六亚 甲基四胺。 在恒温 80 益 的环境中反应 15 h 后,即 可制备出氧化锌纳电极阵[9-11] 。 1. 2摇 气体传感器电极系统的加工
图 1摇 该气体传感器的电极系统的加工流程图
图 2摇 该器件的最终效果图
1. 3摇 微小信号测试平台 本文采用图 3 所示的测试平台对该传感器的性
能进行研究。 该测试平台包括两个部分:一个部分 是混合气体的配气系统,另一个部分是微小电学信 号的检测系统。 配气系统是通过不锈钢三通接头 (如图 3 中 A 所示)、不锈钢直通球阀( 如图 3 中 B 所示)和两台数字式气体质量流量控制器( 如图 3 中 MFC 所示) 加以实现的,配制好的混合气体会进
摇 摇 纳米材料具有大的比表面积、高的表面活性以及 与气体相互作用强,对周围环境十分敏感,因此,它可 以用来制作各种传感器,如温度、气体、光、湿度等传 感器[1] 。 电离式 MEMS 气体传感器,作为气体传感 器的一种,在国内外已经受到了广泛的研究。 传统的 电离式 MEMS 气 体 传 感 器 具 有 高 敏 感 性[2] 、 低 功 耗[3] 、高响应速度[4] 、可集成制造[5] 、微小型化[6] 等 基本特性。 其工作原理是在某种电极结构下进行气 体放电击穿实验[7] ,不同的气体会具有不同的击穿电 压,凭借这一特性来检测不同种类的气体组分。 但 是,由于在此实验中会用到高电压,这会使得器件的 气敏性结构发生变化,从而影响器件的重复性[8] 。
图 6摇 该传感器的线性化图
3摇 结论
本文提出并且制造实现了一种全新的电离式 MEMS 气体传感器,该器件利用纳米结构对气体电 导的提高效应,将全伏安曲线中的准线性段气体电 导与气体成分的关系作为信号转换机制。 经过实验 测试表明,该器件能够实现氩气和氧气两种气体的 传感,相对于传统的击穿电压临界值检测方法,具有 更好的重复性、稳定性和低压特性。
率而不是常用的击穿电压来检测不同的气体成分,这样可以避免高电压对器件的影响,提高器件工作状态的可重复性和稳定 性。 该器件在低压条件下不同气体组分中进行气体放电实验,测出了不同的伏安特性曲线和电导率值,从而证实了该器件的 气体传感特性。
关键词:微机电系统;一维纳电极阵;电离式气体传感器;气体电导率 中图分类号:TP212摇 摇 摇 摇 文献标识码:A摇 摇 摇 摇 文章编号:1004-1699(2013)04-0467-04
参考文献:
[1]摇 潘劲松,黄学辉,顾少轩. 纳米材料的类别划分及其依据[ J]. 材料导报,2000,14(11) :28-29.
[2] 李松,Martin Jaegle,HaraldBoettner. 金属氧化物气体传感器阵 列的制备[ J] . 传感技术学报,2005,18(1) :36-38.
图 4摇 氧化锌纳电极阵的 SEM 图
该传感器的传感机理决定于其中的气体电子学 过程,因此,可以利用“纳电极阵结构冶 的“ 极化带气 体放电理论 ( Convergence Band Theory) 冶 和极化带 理论[12-13] 对该气体传感器的传感机理进行如下分 析:中性气体分子可以在电离间隙中发生电子极化 ( Electron Polarization) ,而氧化锌纳电极阵能够在空 间中形成具有大梯度的不均匀电场,被极化的中性 气体分子发生介电泳行为而向电场强度较大的阴极
图 5摇 不同化学组分的氮气-氧气混合气体和氮气-氩气 混合气体在放电线性段的伏安特性曲线
图 5 的结果还表明,可以在比较低的电压下实 现气体电导的信号检出。 表 1 显示了不同的气体组 分的等效电导率值。
表 1摇 不同气体组分的等效电导率值
气体成分
纯 N2 N2 中含有 100伊10-6 O2 N2 中含有 300伊10-6 O2 N2 中含有 500伊10-6 O2 N2 中含有 700伊10-6 O2 N2 中含有 900伊10-6 O2
Abstract:A novel ionization gas sensor,linear resistivity ionization MEMS gas senor,is presented. This MEMS gas sensor differs from the traditional ionization gas sensor,and does not use the breakdown current to fingerprint gas components,but the conductivity of different gases. This can effectively avoid to damage the electrode structures due to the high applied voltage. This gas sensor has good repeatability and stability. In the low鄄voltage condition,this gas sensor presented different volt鄄ampere characteristic curves and conductivities of different gas components,so the gas sensing characteristic of this device was proved. The linear characteristic of this gas sensor is also presented. Key words:MEMS;one鄄dimensional nano electrode array;ionization gas sensor;gas conductivity EEACC:11815;11820摇 摇 摇 摇 doi:10. 3969 / j. issn. 1004-1699. 2013. 04. 006
第 26 卷 第 4 期 2013 年 4 月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol. 26摇 No. 4 Apr. 2013
A Novel Ionization MEMS Gas Sensor*
ZHAN Changhua1,PAN Yuanzhi2,ZHAO Xiaolin1,HOU Zhongyu2*
纯 O2 N2 中含有 100伊10-6 Ar N2 中含有 300伊10-6 Ar N2 中含有 500伊10-6 Ar N2 中含有 700伊10-6 Ar N2 中含有 900伊10-6 Ar