[發明專利]一種多端輸出薄膜氣敏傳感器

無效

• 申請號: 201010154582.0
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101825596A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 李昕;左曙;劉衛華;賀永寧;朱長純
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N27/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種傳感器，特別涉及一種多端輸出薄膜氣敏傳感器。

背景技術

氣敏傳感器，又稱氣體傳感器，是指利用各種化學、物理效應將氣體成分、濃度按照一定的規律轉換成電信號輸出的傳感器件，是化學傳感器中最活躍的一種，廣泛應用于環保、醫療、衛生、煤礦安全、工業、軍事等領域，用來檢測和鑒別易燃、易爆、有毒氣體、工業廢氣、汽車尾氣和環境保護氣體等。

常見的薄膜氣敏傳感器，輸出為某一種電參量輸出，比如電導或者電容等。有些氣體在氣敏材料吸附后引起材料的電導發生明顯變化，而有些氣體則引起材料的電容有很大變化。因此在進行器件設計時，常常需要考慮被測氣體和材料特性。本發明在同一個器件結構上同時設計兩種電參量輸出，對于電導型氣體和材料可以提取其主要電導參量，同時提取其次要電容參量作為補充。而對于電容型氣體和材料可以提取其主要電容參量，同時提取其次要電導參量作為補充。在后端數據辨識系統中，可以通過兩種主要參量和次要參量，來準確識別氣體種類和濃度值。

本發明的意義在于通過多數據獲取來確定唯一變量，可以實現高精度、高可靠性測量。

發明內容

本發明實現一種多端輸出薄膜氣敏傳感器，采用該結構的氣敏傳感器具有靈敏度高、選擇性好、室溫下工作、易于操作等優點。

本發明的技術方案是這樣實現的：包括傳感器的絕緣襯底，氣體敏感膜，薄膜電極層。以絕緣材料(剛性和柔性)作為襯底，通過直流磁控濺射在襯底上淀積金屬薄膜，接著采用光刻工藝形成復合電極，在復合電極上面設置氣體敏感膜。

所述的絕緣襯底材料是鈣鈉玻璃、二氧化硅等其他剛性絕緣材料，或者是柔性聚合物絕緣材料。

薄膜電極、氣體敏感膜位于傳感器的絕緣襯底同側。

所述的薄膜電極包括電導信號拾取電極和電容信號拾取電極，電導信號拾取電極和電容信號拾取電極之間是相互獨立的，電容信號拾取電極采用環形叉指結構，同時可作為加熱絲。

所述的薄膜電極材料采用鎳、鉻、不銹鋼及其它二元或者多元合金混合物。

所述的氣體敏感膜材料采用金屬氧化物，或者是碳納米管，或者是有機聚合層，或者是金屬氧化物、碳納米管和有機聚合層的復合材料。

同現有的技術相比較，本設計結構的多端輸出薄膜氣敏傳感器有以下優點：(1)同一個器件結構上同時設計兩種電參量輸出，對于電導型氣體和材料可以提取其主要電導參量，同時提取其次要電容參量作為補充。而對于電容型氣體和材料可以提取其主要電容參量，同時提取其次要電導參量作為補充。在后端數據辨識系統中，可以通過兩種主要參量和次要參量，來準確識別氣體種類和濃度值。(2)采用環形叉指電極，不僅拾取信號，而且可對氣體敏感膜進行加熱，將吸附到氣體敏感膜上的測試氣體迅速解吸，傳感器快速恢復到初始狀態，提高傳感器的穩定性和重復性。(3)通過多數據獲取來確定唯一變量，可以實現高精度、高可靠性測量。(4)制造工藝簡單，重復性好，可批量制備。

附圖說明

圖1為本發明的俯視結構示意圖。

圖中，1、4、5、8表示電導信號拾取電極引出端；2、3、6、7表示電容信號拾取電極引出端；9表示傳感器的絕緣襯底；10表示氣體敏感膜；a、b、c、d、e分別為五個間距。

圖2本發明采用的傳感器新結構的剖面結構示意圖。

圖中，9表示傳感器的絕緣襯底；10表示氣體敏感膜；11表示薄膜電極層。

下面結合附圖對本發明的內容作進一步詳細說明。

具體實施方式

參照圖1～2進行制作本發明傳感器，圖1為本發明的俯視結構示意圖。1、4、5、8為電導信號拾取電極引出端，具有拾取氣體敏感膜上的電導信號的功能。2、3、6、7為叉指環形電容信號拾取電極的引出端，具有拾取氣體敏感膜上的電容信號和加熱電極功能。9為傳感器的絕緣襯底。10為氣體敏感膜。a、b、c、d、e為五個間距尺寸，a的取值范圍為50um到300um，b的取值范圍為50um到300um，c的取值范圍為250um到1000um，d的取值范圍為1mm到1.5mm，e的取值范圍為2mm到14mm。圖2為本發明的剖面結構示意圖。9為傳感器的絕緣襯底。11為薄膜電極層。10為氣體敏感膜。