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《基于mems技术的氧气微传感器机理研究与设计new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、6仪表技术与传感器2003年基于MEMS技术的氧气微传感器机理研究与设计1121颜黄苹,冯勇建,陈 曦,卞剑涛(1.厦门大学机电工程系,福建厦门 361005;2.厦门大学现代分析科学教育部重点实验室,福建厦门 361005)摘要:采用溶胶-凝胶(Sol2gel)法制备氧敏感膜,并对其不同的药品配比进行成膜质量与响应时间的测试与比较。设计一系列实验对该传感器的氧敏感机理进行研究。结合MEMS技术,设计MOSFET氧气微传感器结构,在器件中集成了加热元件和测温元件。实验结果表明:该传感器响应时间快,有较高的灵敏度,较好的重复性、选择性和稳定性。该传感器的机理研究与设计为基于MEMS技术的氧
2、气微传感器的深入研究提供一定的参考。关键词:氧气;MEMS;微传感器中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1002-1841(2003)08-0006-03StudyofMechanismandDesignofOxygenMicro2sensorBasedonMEMS1121YANHuang2ping,FENGYong2jian,CHENXi,BIANJian2tao(1.Dept.ofMechanicalandElectricalEngineering,XiamenUniversity,Xiamen361005,China;2.KeyLaboratoryofAnalytical
3、ScienceonMinistryofEducation,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)Abstract:BasedonthetheoryofSol2gel,YSZsensitivemembranewasmade.Andthequalityandresponsetimeofsol2gelmem2braneswiththedifferentzirconiaconcentrationweretestedandcompared.Aseriesofexperimentsweredesignedtostudythemechanismofoxygensens
4、itivity.BasedonMEMSfabricationprocessing,thestructureofMOSFEToxygenmicro2sensorwaspresented.Theheaterandtemperaturesensorareintegratedintothedevice.Theexperimentalresultsindicatethatthesensorpossessesquickresponsetime,rela2tivelyhighersensitivity,betterrepetition,selectivityandstability.Thestudyo
5、fmechanismandthedesignofthissensorprovidessomeref2erenceforthein2depthstudyontheoxygenmicro2sensorbasedonMEMSinthefuture.KeyWords:Oxygen;MEMS;Micro2sensor1 引言解缩聚后的溶液50μL,滴于Pt圆片上铺膜。铺膜后,放入烘氧气传感器广泛地应用于环境监测、生命科学、工业控制箱内于60℃进行热处理,5h后备用。和日常生活等各个领域。传统的氧检测方法成本高、装置复212 平板电容式模型基本结构及制作杂、耗时长、使用和维修麻烦,不能满足实时监控或
6、原位、在线平板电容的电容表达式为测量的要求。因此,研制性能优良、能方便可靠地对混合气中C=εA/d的氧气进行在线、原位检测的微型氧气传感器成为未来发展的式中:ε为两极板之间介质的介电常数;d为两极板之间的距趋势。基于MEMS技术的氧气微传感器具有体积小、功耗低、离;A为两极板相互覆盖的有效面积。灵敏度高、重复性好、易批量生产、成本低、加工工艺稳定等特当ε、d或A变化时,都会引起电容量的变化。点,并且对于气体传感器的集成化、智能化、多功能化以及提高氧气微传感器的电容式结构为平板电容。用两片薄的Pt其选择性、可靠性和稳定性都有重要的意义。许多气体传感器小圆片,直径为6mm,经过浓硝酸清洗后烘
7、干,作为两个极板。的敏感性能和工作温度密切相关,MEMS技术很容易将气敏元从Pt两个极板上引出引线。YSZ作为两个极板间的介质。采件和加热元件、测温元件制作在一起,保证了气体传感器的优用匀胶法用匀胶机将经过水解及缩聚的YSZ的混合液涂在Pt良性能。片上,匀胶时间t为30～60s,匀胶转速v为3000～5000r/min,薄膜厚度约为1μm.湿凝胶在空气中干燥一段时间很快形成2 原理与实验干凝胶膜。将另一Pt片压在薄膜上,放入烘箱内进
