气体传感器有哪些 气体传感器有哪些类型优势又是什么

目前，气体传感器的应用越来越广泛。在物联网等无处不在的应用推动下，气体传感器的技术发展方向开始向小型化、集成化、模块化和智能化方向发展。

基于金属氧化物半导体敏感材料的代表性气体传感器已广泛应用于安全、环境、建筑控制等领域的气体检测。这类传感器的能耗是制约其大规模部署的核心节点。微机电系统技术为解决金属氧化物半导体气体传感器的这类问题提供了有力而有效的途径和解决方案。微机电系统技术的应用也为这类传感器的集成提供了坚实的基础。基于微机电系统的设计无疑将成为未来气体传感器的主要发展方向之一。

目前市场上最常见的是以单晶硅材料为衬底，以非硅材料为敏感层的MEMS气体传感器。本文介绍了市场上常见的微机电气体传感器类型:

微机电电导型气体传感器

这种气体传感器的敏感材料是金属氧化物半导体或导电聚合物。当这些材料暴露在被测气体中时，气体会与它们发生反应，引起电导率或电阻率的变化，并产生包含气体成分和浓度的电信号。经过信号处理电路处理后，可以识别气体成分和浓度。

使用最多的金属氧化物半导体是二氧化锡，其次是二氧化钛和氧化锌。为了提高气体传感器的灵敏度和选择性，通常在金属氧化物中加入催化剂，如贵金属如铂和钯或合适的金属氧化物。

微机电系统金属氧化物半导体气体传感器采用微电子技术的成膜工艺在硅衬底上沉积金属氧化物敏感层，利用敏感层下的电阻作为加热器，二极管作为测温元件，必要的信号电路和读出电路也可以集成在同一硅片上。

微机电系统微气体传感器的制作过程如图所示，其特点是依次将加热电极、绝缘层和测试电极层层堆叠。

微机电系统固体电解质气体传感器

固体电解质气体传感器有两种:电流型和电压型。电流型灵敏度高，测量范围大，温漂小。但其输出电流和灵敏度与电极尺寸密切相关。传统的烧结器件很难控制电极尺寸，因此输出电流和灵敏度也很难控制。微机电系统固体电解质电流型气体传感器由于采用微机电系统技术制造的器件电机的高尺寸精度而具有优异的性能。

目前，基于“三明治”结构的传感器可以实现微机电系统技术的兼容和加工，解决传统固体电解质气体传感器工艺兼容性差、器件结构复杂的问题。

微机电系统气体传感器的优点是:

小型化: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单位测量，重量轻，能耗低。同时，小型化的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短的优点。微机电系统较高的表面体积比可以提高表面传感器的灵敏度。

硅基加工技术与传统IC生产技术兼容:硅的强度、硬度、杨氏模量与铁相当，密度与铝相近，导热系数接近钼、钨，能在很大程度上与硅基加工技术兼容。

批量生产:以单个5mm×5mm的MEMS传感器为例，通过硅微加工技术可以在8英寸的晶圆上同时切割约1000个MEMS芯片，批量生产可以大大降低单个MEMS的生产成本。

集成:一般来说，单个MEMS往往封装机械传感器，同时也集成了ASIC芯片，控制MEMS芯片，将模拟量转换成数字量输出。同时，不同的封装工艺可以集成多种不同功能、不同敏感方向或驱动方向的传感器或执行器，或者形成微传感器阵列和微执行器阵列，甚至集成多种功能的器件，形成复杂的微系统。

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、生物等多个学科。，并聚集了当今科技发展的诸多前沿成果。