新型三維敏感電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器的研究.pdf

1、科技的進步推動了工農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展。然而,現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢氣越來越多,其中有不少氣體是有毒氣體和可燃氣體。在人類的生活中,煤氣泄露、爆炸等事故頻繁發(fā)生。所以,我們必須在危險發(fā)生前對這些氣體作出快速準確的檢測,并發(fā)出危險警報,這樣才能確保人們的生命財產(chǎn)安全。
　　 氣體傳感器在人們生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要的作用,隨著其應(yīng)用的日益廣泛,人們對其性能要求也越來越高。針對氣敏元件的響應(yīng)時間較長和靈敏度不高的問題,論文對傳統(tǒng)的氣敏

2、傳感器結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 論文在詳細闡述了氣敏傳感器的分類與原理的基礎(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)分別是由離散半圓柱體陣列和梯形陣列組成,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,用擴散模型響應(yīng)理論分析了敏感陣列對氣體的響應(yīng),同時對設(shè)計器件的響應(yīng)時間和靈敏度進行了分析比較。
　　 分析結(jié)果表明:離散半圓柱體敏感陣列結(jié)構(gòu)器件和

3、梯形陣列結(jié)構(gòu)器件的響應(yīng)時間性能和靈敏度都優(yōu)于平面型敏感膜結(jié)構(gòu)的傳感器。離散半圓柱體陣列器件結(jié)構(gòu)中,傳感器的響應(yīng)時間隨著半圓柱體長度的增加而縮短,而靈敏度則隨著半圓柱體長度的增加而減小。當半圓柱體的長度為擴散深度的2倍、3／2倍、1倍時,與傳統(tǒng)平面連續(xù)敏感結(jié)構(gòu)相比,它們的響應(yīng)時間分別縮短了35％、28％、19％,同時它們的靈敏度分別為傳統(tǒng)平面敏感結(jié)構(gòu)靈敏度的2倍、7／3倍和3倍。梯形陣列器件結(jié)構(gòu)中,傳感器的響應(yīng)速度和靈敏度都隨著梯形上底長