新型三維敏感氣體傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)氣敏傳感器發(fā)展十分迅速。目前已在環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、與人民生活息息相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但仍存在著元件的靈敏度低、穩(wěn)定性差、選擇性差、催化劑中毒、使用壽命短和響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，限制了氣體傳感器的發(fā)展和應(yīng)用。針對(duì)氣敏元件的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，論文對(duì)傳統(tǒng)的氣敏傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 論文在詳細(xì)闡述了氣敏傳感器的分類(lèi)與原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)MEMS技術(shù)，引入離散陣列的概念，提出了兩種新型氣體傳感

2、器結(jié)構(gòu)模型。這兩種結(jié)構(gòu)中，敏感部分的主體結(jié)構(gòu)分別是由多條微型半圓柱體組成的陣列和多條微型長(zhǎng)方體組成的陣列，這些離散立體敏感陣列使氣體傳感器具有了三維敏感特性，并用擴(kuò)散模型響應(yīng)理論分析了敏感陣列對(duì)氣體的響應(yīng)，對(duì)設(shè)計(jì)器件的響應(yīng)時(shí)間性能進(jìn)行了分析比較。 分析結(jié)果表明：離散敏感陣列結(jié)構(gòu)器件的響應(yīng)時(shí)間性能優(yōu)于平面型敏感膜結(jié)構(gòu)的傳感器。離散半圓柱陣列器件結(jié)構(gòu)中，傳感器的響應(yīng)時(shí)間隨著相鄰兩個(gè)半圓柱體間距的減小而縮短，當(dāng)離散半圓柱直徑與溝槽跨度

3、相同時(shí)，器件的響應(yīng)時(shí)間為連續(xù)平面型敏感膜結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)氣敏傳感器的64％；當(dāng)溝槽跨度為零，器件響應(yīng)時(shí)間為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件的40％，這種器件結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間性能達(dá)到最佳效果。離散長(zhǎng)方體陣列器件結(jié)構(gòu)中，當(dāng)長(zhǎng)方體的寬度與平面型敏感膜厚度相等時(shí)，新型傳感器的響應(yīng)時(shí)間為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件的25％。當(dāng)長(zhǎng)方體的寬度等于半圓柱的高時(shí)，離散長(zhǎng)方體陣列傳感器的響應(yīng)時(shí)間性能優(yōu)于離散半圓柱體陣列結(jié)構(gòu)的器件。對(duì)于文章討論的平面型和離散半圓柱敏感膜結(jié)構(gòu)的氣體傳感器，響應(yīng)時(shí)間隨著敏