[發(fā)明專利]一種基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710020910.X
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106841319B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓磊;于洋;肖申
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/04
• 分類號(hào): G01N27/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明提供了一種基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，其特征在于，該濕度傳感器包括終端式微波功率傳感器(1)和濕度敏感材料聚酰亞胺(2)；其中，終端式微波功率傳感器(1)包括并聯(lián)的第一匹配電阻(1a1)和第二匹配電阻(1a2)、共面波導(dǎo)信號(hào)線(1b1)、與共面波導(dǎo)信號(hào)線(1b1)相距一定距離且相對(duì)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)地線(1b2)、與共面波導(dǎo)信號(hào)線(1b1)相距一定距離且相對(duì)設(shè)置的第二共面波導(dǎo)地線(1b3)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)濕度的測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

濕度傳感器廣泛應(yīng)用于氣象檢測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。近年來(lái)，濕度傳感器的發(fā)展越來(lái)越趨向于微型化。現(xiàn)有的微型濕度傳感器類型主要包括電容式、電阻式、壓阻式及MEMS等。聚酰亞胺與CMOS工藝兼容且具有良好的感濕特性，因此常被用做濕度傳感器的敏感材料。近年來(lái)，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，而傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)中的必要組成部分，也必將得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，在這樣的形勢(shì)下，開(kāi)展?jié)穸葌鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)化方面的工作是非常有意義的。

因此，本發(fā)明是基于MEMS終端式微波傳功率感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，當(dāng)空氣濕度發(fā)生變化時(shí)，終端式微波功率傳感器的匹配電阻上涂覆的聚酰亞胺能夠吸收空氣中的水汽分子，其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使得共面波導(dǎo)終端阻抗發(fā)生變化產(chǎn)生失配，導(dǎo)致一部分微波功率發(fā)生反射，這會(huì)使得熱電堆輸出的熱電勢(shì)發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)濕度的測(cè)量。相比而言，基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器具有以下主要特點(diǎn)：一、MEMS終端式微波傳功率感器的匹配電阻上的濕度敏感材料聚酰亞胺對(duì)共面波導(dǎo)終端阻抗的改變非常敏感，因此可以提高靈敏度；二、該濕度傳感器為電壓輸出，相較于傳統(tǒng)濕度傳感器的電容或電阻變化量的輸出更易于測(cè)量；三、該濕度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、且消耗的功率低，可以實(shí)現(xiàn)高可靠、微型化和低功耗的應(yīng)用需求；四、該濕度傳感器的制作無(wú)需特殊的材料并且與Si或GaAs工藝完全兼容。

基于以上MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器特點(diǎn)，很明顯的可以看出本發(fā)明與傳統(tǒng)的濕度傳感器相比提高了靈敏度，輸出測(cè)量更加簡(jiǎn)易，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低的特點(diǎn)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)與Si或GaAs工藝兼容，具有高重復(fù)性、低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿足了集成電路對(duì)器件的基本要求。因此，基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器具有較好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)潛力。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，該濕度傳感器利用具有良好感濕特性的聚酰亞胺作為濕度敏感材料，通過(guò)濕度變化時(shí)其介電常數(shù)的變化，改變共面波導(dǎo)終端阻抗，并通過(guò)MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)輸出熱電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)濕度的測(cè)量。采用該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度、電壓輸出和低功耗，并且能與Si或GaAs工藝相兼容，解決在材料、工藝、可靠性、可重復(fù)性和生產(chǎn)成本等諸多方面的問(wèn)題，從而為實(shí)現(xiàn)基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器在工業(yè)自控領(lǐng)域中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了支持和保證。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于MEMS終端式微波功率傳感器結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，該濕度傳感器包括終端式微波功率傳感器和濕度敏感材料聚酰亞胺；其中，

終端式微波功率傳感器包括并聯(lián)的第一匹配電阻和第二匹配電阻、共面波導(dǎo)信號(hào)線、與共面波導(dǎo)信號(hào)線相距一定距離且相對(duì)設(shè)置的第一共面波導(dǎo)地線、與共面波導(dǎo)信號(hào)線相距一定距離且相對(duì)設(shè)置的第二共面波導(dǎo)地線，第一共面波導(dǎo)地線和第二共面波導(dǎo)地線分別布置在共面波導(dǎo)信號(hào)線兩側(cè)，第一匹配電阻設(shè)在共面波導(dǎo)信號(hào)線和第一共面波導(dǎo)地線之間，第二匹配電阻設(shè)置在共面波導(dǎo)信號(hào)線和第二共面波導(dǎo)地線之間，設(shè)置在共面波導(dǎo)信號(hào)線相對(duì)的位置且與其相距一定距離的熱電堆；在第一匹配電阻和第二匹配電阻上涂覆一層濕度敏感材料聚酰亞胺；