MEMS集成甲醛傳感器設(shè)計(jì)及性能檢測研究.pdf

1、甲醛氣體是室內(nèi)環(huán)境中的主要污染物，嚴(yán)重影響人們的健康生活。而目前的分光光度法、色譜法都無法達(dá)到現(xiàn)場快速檢測甲醛的要求，且操作復(fù)雜、檢測設(shè)備體積大、費(fèi)用昂貴，因此，研制出一種便攜式現(xiàn)場甲醛檢測儀是十分必要。
　　本課題針對傳統(tǒng)甲醛檢測的不足以及當(dāng)前國內(nèi)市場的需求，通過對金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器特性及氣敏機(jī)理的分析，結(jié)合納米技術(shù)對傳感器性能的影響，設(shè)計(jì)了一種基于AlN基的半導(dǎo)體納米氧化鋅MEMS微結(jié)構(gòu)甲醛氣體傳感器，檢測精度高、成本低、

2、能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場檢測甲醛。本論文主要做了以下的研究:
　　設(shè)計(jì)了MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，根據(jù)ANSYS有限元分析軟件的熱分析結(jié)果，優(yōu)化了傳感器結(jié)構(gòu);并對工作狀態(tài)下的傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱應(yīng)力仿真和理論分析，驗(yàn)證了工藝的可行性。
　　利用溶膠凝膠法制備氧化鋅氣敏材料，并按照一定比例摻雜H2PtCl6、La2O3改善氧化鋅的氣敏特性，通過掃描電子顯微鏡和差熱失重分析測試，表明制備的氧化鋅粉體為納米級顆粒，且分散性好。
　　設(shè)計(jì)了MEMS

3、甲醛傳感器檢測電路。硬件電路分為三個(gè)模塊:氣敏材料加熱電路、敏感材料及環(huán)境測溫電路和氣敏濃度信號調(diào)理電路。軟件部分重點(diǎn)研究了芯片溫度程控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)控制芯片溫度，大大提高了傳感器的穩(wěn)定性及氣敏性。
　　制備了MEMS甲醛傳感器，并進(jìn)行性能測試，結(jié)果表明:最佳工作電壓為3.9V，響應(yīng)時(shí)間為6s，恢復(fù)時(shí)間為15s，檢測范圍為5～155ppm，最佳工作溫度為300～320℃，對酒精、汽油、一氧化碳等氣體有良好的選擇性，但分辨率及一致性