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

1、隨著科學技術(shù)的進步，近年來氣敏傳感器發(fā)展十分迅速。目前已在環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、與人民生活息息相關(guān)的各個領(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)時間長等問題，限制了氣體傳感器的發(fā)展和應(yīng)用。針對氣敏元件的響應(yīng)時間較長的問題，論文對傳統(tǒng)的氣敏傳感器結(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

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，并用擴散模型響應(yīng)理論分析了敏感陣列對氣體的響應(yīng)，對設(shè)計器件的響應(yīng)時間性能進行了分析比較。 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)時間隨著相鄰兩個半圓柱體間距的減小而縮短，當離散半圓柱直徑與溝槽跨度

3、相同時，器件的響應(yīng)時間為連續(xù)平面型敏感膜結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)氣敏傳感器的64％；當溝槽跨度為零，器件響應(yīng)時間為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件的40％，這種器件結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時間性能達到最佳效果。離散長方體陣列器件結(jié)構(gòu)中，當長方體的寬度與平面型敏感膜厚度相等時，新型傳感器的響應(yīng)時間為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件的25％。當長方體的寬度等于半圓柱的高時，離散長方體陣列傳感器的響應(yīng)時間性能優(yōu)于離散半圓柱體陣列結(jié)構(gòu)的器件。對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)時間隨著敏