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在日常生活中,我們感知外界靠眼睛、耳朵和鼻子全技術方案,在信息化時(shí)代責任、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代安全鏈、智能化時(shí)代作用,我們通過傳感器連接世界體驗區。在工業(yè)生產(chǎn)提單產、環(huán)境核心技術、安全蓬勃發展、智能生活中,氣體的監(jiān)測(cè)是不可少的環(huán)節(jié)重要意義,氣體傳感器在其中扮演了重要的角色問題。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步效率,氣體傳感器的應(yīng)用更加廣泛,逐漸向小型化、集成化十大行動、模塊化重要性、智能化方向發(fā)展。這些年體系,隨著MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的進(jìn)步系統穩定性,以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的氣體傳感器逐步被開發(fā)出來,應(yīng)用到各種場(chǎng)合多種場景。
MEMS全稱是Micro Electromechanical System科技實力,即微機(jī)電系統(tǒng),是指在尺寸幾毫米甚至更小的材料上構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)集中展示,滿足一定的使用功能可靠保障。MEMS涉及物理學(xué)、半導(dǎo)體建設、光學(xué)共同、電子工程、化學(xué)、材料工程在此基礎上、機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)宣講手段、信息工程及生物工程等多種學(xué)科和工程技術(shù)多種,為智能系統(tǒng)、消費(fèi)電子極致用戶體驗、可穿戴設(shè)備、智能家居積極拓展新的領域、系統(tǒng)生物技術(shù)的合成生物學(xué)與微流控技術(shù)等領(lǐng)域開拓了廣闊的用途充分發揮。
MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)應用、MEMS壓力傳感器解決方案、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等在我們?nèi)粘I钪薪?jīng)常用到推廣開來。MEMS氣體傳感器是近些年興起的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)空白區,用于探測(cè)氣體濃度的MEMS傳感器貢獻法治。
一、MEMS氣體傳感器的原理
a) 氣敏材料: MEMS氣體傳感器采用特殊的氣敏材料應用優勢,能與目標(biāo)氣體發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)相對較高。這種反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致材料的電阻、容抗或其他電性質(zhì)的變化發展需要。
b) 微電子機(jī)械系統(tǒng): 傳感器芯片上的微機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠引起氣敏材料的變形或位移創新內容。當(dāng)目標(biāo)氣體與材料發(fā)生反應(yīng)時(shí),產(chǎn)生的壓力或力量將改變微機(jī)械結(jié)構(gòu)的狀態(tài)信息。
c) 電學(xué)測(cè)量: MEMS氣體傳感器通過測(cè)量材料電阻實踐者、電容等電性質(zhì)的變化來檢測(cè)氣體濃度。這些電性質(zhì)的變化與目標(biāo)氣體的濃度呈正相關(guān)關(guān)系廣泛關註。
二豐富、MEMS氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)
(1)微型化:MEMS器件體積小,一般單個(gè) MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計(jì)量單位顯示,重量輕我有所應、耗能低。同時(shí)微型化以后的機(jī)械部件具有慣性小首要任務、諧振頻率高管理、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。MEMS更高的表面體積比(表面積比體積)可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?/span>
(2)硅基加工工藝深入實施,可兼容傳統(tǒng) IC生產(chǎn)工藝:硅的強(qiáng)度應用提升、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng),密度類似鋁業務指導,熱傳導(dǎo)率接近鉬和鎢新品技,同時(shí)可以很大程度上兼容硅基加工工藝。
(3)批量生產(chǎn):以單個(gè) 5mm×5mm尺寸的 MEMS傳感器為例創造性,用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時(shí)切割出大約 1000個(gè) MEMS芯片保持穩定,批量生產(chǎn)可大大降低單個(gè) MEMS的生產(chǎn)成本。
(4)集成化:一般來說能力,單顆 MEMS往往在封裝機(jī)械傳感器的同時(shí),還會(huì)集成ASIC芯片,控制 MEMS芯片以及轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量輸出智能化。同時(shí)不同的封裝工藝可以把不同功能生產製造、不同敏感方向的多個(gè)傳感器或執(zhí)行器集成于一體,或形成微傳感器陣列綜合措施、微執(zhí)行器陣列多元化服務體系,甚至把多種功能的器件集成在一起,形成復(fù)雜的微系統(tǒng)攜手共進。
(5)多學(xué)科交叉:MEMS涉及電子實力增強、機(jī)械自然條件、材料、制造、信息與自動(dòng)控制體系流動性、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科大幅拓展,并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多成果助力各業。
MEMS氣體傳感器體積小、成本低的特點(diǎn)為我們的生活提供了無(wú)限的想象重要工具,隨著技術(shù)的日益進(jìn)步將進一步,可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的應(yīng)用。
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