[發明專利]半導體氣體傳感器測試系統

在審

• 申請號: 201710505254.2
• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN107271704A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 杜海英
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 劉斌

本申請為申請號201510776873.6、申請日2015年11月13日、發明名稱“半導體氣敏元件的測試方法”的分案申請。

技術領域

本發明屬于半導體敏感元件測試領域，尤其涉及一種半導體氣敏元件的測試方法。

背景技術

當半導體氣體傳感器技術的發展如火如荼之時，半導體氣敏元件測試技術的發展并未跟上氣體傳感器技術發展的速度。人類對客觀世界的認識和改造活動，往往以測試工作為基礎。工程測試技術就是利用現代測試手段對工程中的各種信號，特別是隨時間變化的動態物理信號進行檢測、試驗、分析，并從中提取有用信息的一門新興技術。其測量和分析的結果客觀地描述了研究對象的狀態、變化和特征，并為進一步改造和控制研究對象提供了可靠的依據。同樣，傳感器技術的研究進展也離不開其測試手段的提高。目前，限制半導體氣體傳感器的研究進展和規模化生產的一個重要因素是檢測手段落后，測試環境復雜、測試效率、精度低，同時由于缺少完善的測試設備，得不到氣體傳感器各種特性的完整參數和曲線，也限制了半導體氣體傳感器的進一步研究和應用，因此，無論對于生產和科學研究，都急需一套完善的半導體氣體傳感器性能參數測試系統。

由于半導體氣體傳感器在現實中的重要意義和氣體傳感器測試的重要性，國內外的科研人員都對半導體氣體傳感器的測試系統做了大量的深入研究工作，他們采用不同的方式組建了功能各異的半導體氣體傳感器測試系統，對傳感器性能測試及其標定技術的發展發揮了重要的作用。縱觀這些測試系統，基本上都是由計算機、儀器硬件、傳感器測試腔等幾個部分組成，目前，國外的L.Harvey，G.s.v，coles，Hildegard D.Jander，Wolfgang Gottler等學者先后研究設計出了一套自動測試系統，它能夠在純凈空氣中、單一氣體中、混合氣體中對氣體傳感器進行測試，同時考慮到了環境溫度、濕度對其性能參數的影響，但許多操作都需要手工的進行，使測試者無法遠離有毒的測試環境，需進一步提高其自動化程度，同時能夠測試的參數種類也較少，對被測試半導體氣體傳感器的形狀也有限制；國內的管玉國、彭忠名、林永兵等學者也先后研制出了一套自動測試系統，集測試腔、檢測系統為一體，為新產品開發提供了可靠的數據，但是自動化程度還不夠高，采集的參數單一、使用硬件過多、可靠性不高，各種純氣體難以在高動態、低濃度范圍內混合而且難以滿足所需要的濃度和精度要求。同時也存在實現氣敏元件的檢驗和分檔的困難。很多生產廠家以手工測試為主，測試效率低、精度低，遠遠滿足不了生產發展的需要，更為重要的是手工測試無法實現動態測量，從而不能準確的測得氣敏元件的某些參數，如響應時間曲線、恢復時間曲線等。不能得到氣敏元件各種特性的完整參數的不足，限制了氣敏元件的進一步研究和應用。為滿足企業生產和研究的需要，氣體傳感器的研制需要一整套完善的測試系統。

在半導體氣體傳感器的研制過程中需要研究傳感器在不同環境和工作條件下的氣體響應特性，衡量傳感器的優劣，總結摸索出最佳的工作狀態，而這離不開良好的測試設備。

目前研究半導體氣體傳感器的氣體響應特性有靜態和流氣兩種測試方式，將傳感器安裝在氣室中，在氣室里注入己知濃度的某種氣體，通過采集傳感器的響應信號，可以獲得該傳感器對這種氣體的氣敏響應特性。通常情況下進行靜態測試的系統采用密閉的大容量氣室，通過注入樣品氣體并在容器中均勻混合成一定體積的測試氣體，這種測試方法的設備較為簡單，但氣室中器件上樣品氣體的脫附時間較長，不適合進行大量的氣體測試。而采用流氣的方式是在較小容量氣室中通入流量恒定的氣流，在一個時間段內通過一定濃度的樣品氣體，并采集這時間段的傳感器響應數據。這種方式中由于氣室較小，清洗殘留氣體時間較短，傳感器器件可以很快恢復到初始狀態，可以快速進行重復性實驗，尤其是在進行傳感器陣列的氣敏特性研究時是很有利的。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種半導體氣敏元件的測試方法，具有：

半導體氣體傳感器測試系統組建與測試的步驟，及對半導體氣體傳感器測試系統及半導體氣敏元件性能分析的步驟。

進一步的，所述半導體氣體傳感器測試系統組建與測試的步驟中，半導體氣體傳感器測試系統用于對不同氣體在給定濃度下進行動態配氣及使多支傳感器陣列在氣體通入時對氣敏元件表面電導率的變化進行實時監測；