智能氣體傳感器共性關鍵技術
發(fā)布日期：2022-10-09 點擊率：70
● 材料技術
對半導體、催化燃燒式氣體傳感器材料的研究表明，金屬氧化物半導體材料 ZnO，SnO2，F(xiàn)e2O3等己趨于成熟化，特別是在 CH4、C2H5OH、CO等氣體檢測方面。現(xiàn)在這方面的工作主要有兩個方向：一是利用化學修飾改性方法，對現(xiàn)有氣體敏感膜材料進行摻雜、改性和表面修飾等處理，并對成膜工藝進行改進和優(yōu)化，提高氣體傳感器的穩(wěn)定性和選擇性；二是研制開發(fā)新的氣體敏感膜材料，如復合型和混合型半導體氣敏材料、高分子氣敏材料，使得這些新材料對不同氣體具有高靈敏度、高選擇性、高穩(wěn)定性。由于有機高分子敏感材料具有材料豐富、成本低、制膜工藝簡單、易于與其它技術兼容、在常溫下工作等優(yōu)點，已成為研究的熱點。
在世界范圍內，實用化的電化學氣體傳感器目前仍以液態(tài)電解質做導電解質為主流，半固態(tài)、固態(tài)電化學元件生產技術還不夠成熟。最主要的電化學氣體傳感器生產企業(yè)有英國城市技術公司和阿爾法公司、國內的河南漢威電子股份有限公司。目前電化學氣體傳感器材料技術發(fā)展的重點主要在電解液從液態(tài)向半固態(tài)、固態(tài)方向發(fā)展。
● 設計技術
智能氣體傳感器的設計目標包括：能同時完成對多種氣體的自動監(jiān)測；監(jiān)測結果與外部的實時通訊；監(jiān)測結果自動用于決策處理過程；針對多變的應用領域，設計多樣化的智能氣體傳感器，滿足特殊應用的需求等。
納米、薄膜技術等新材料研制技術的成功應用為氣體傳感器集成化和智能化提供了很好的前提條件。智能氣體傳感器的設計技術將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發(fā)展。
● 工藝、制備技術
在氣體傳感器技術領域，針對紅外光學式、電化學式、催化燃燒式、半導體式等多種類型的氣體傳感器等，氣體傳感器的制造工藝很多。但針對氣體傳感器的特性、材料，采用微電子機械技術（MEMS）將是智能氣體傳感器發(fā)展的趨勢。微電子機械技術是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。
微電子機械技術是以微電子技術和微加工技術為基礎的一種新技術，分為體微機械技術、表面微機械技術和 X射線深層光刻電鑄成型（ LIGA）技術。體微機械技術加工對象以硅單晶為主，加工厚度幾十至數(shù)百微米，關鍵技術是腐蝕技術和鍵合技術，優(yōu)點是設備和工藝簡單，但可靠性差；表面微機械技術利用半導體工藝，如氧化、擴散、光刻、薄膜沉積、犧牲層和剝離等專門技術進行加工，厚度為幾微米，優(yōu)點是與IC工藝兼容性好，但縱向尺寸小，無法滿足高深寬比的要求，受高溫的影響較大； LIGA技術采用傳統(tǒng)的X射線曝光，厚光刻膠作掩膜，電鑄成型工藝，加工厚度達到數(shù)微米至數(shù)十微米，可實現(xiàn)重復精度很高的大批量生產。
將微電子機械技術用于未來智能氣體傳感器的制備工藝，主要涵蓋兩個層面的含義：（ 1）已有氣體傳感器移植到微電子機械技術領域；（ 2）基于微電子機械技術，開發(fā)具有新原理、新功能的智能氣體傳感元件和系統(tǒng)。
