[發明專利]氣敏元件制作方法及半導體氣敏元件的測試方法

在審

• 申請號: 201710890877.6
• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN107817270A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 杜海英;孫炎輝;王述剛
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 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

1.一種氣敏元件制作方法，其特征在于，氣敏元件制作步驟：將兩端涂有金屬電極的陶瓷管襯底依次用甲苯、酒精和去離子水超聲清洗，在紅外燈下烘干后將研磨好的漿料涂在陶瓷管表面，在紅外燈下烘干，然后在管式電阻爐中燒結，最后將具有合適電阻值的加熱絲穿入燒好的管芯中，并將電極引線和加熱絲引線焊接在元件的管座上，制作成氣敏元件，使用氣敏元件制作氣體氣體傳感器。

2.一種半導體氣敏元件的測試方法，其特征在于，具有：

氣敏元件制作步驟，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；其中，所述氣敏元件制作步驟為權利要求1所述的氣敏元件制作步驟。

3.如權利要求2所述的具有氣敏元件制作步驟的可控濕度的半導體氣敏元件的測試方法，其特征在于，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；

所述半導體氣體傳感器測試系統包括：自動進行樣品氣體濃度配比的進樣裝置、氣體傳感器加熱與測溫裝置、用于與進樣裝置協調動作，并在不同的氣樣環境下自動采集4～6路氣體傳感器測量信號的信號測量與數據采集電路、對采集的測量信號進行數據處理的數據處理電路；和對進氣過程和室溫變化所引起的溫度變化進行補償的溫度補償電路；

氣體傳感器陣列安裝在氣室中，氣體傳感器所測得的氣體濃度變化是氣室中氣體的變化，氣室為內腔形狀圓滑且近似方形的干燥的有機玻璃腔；

所述氣體傳感器加熱與測溫裝置對氣敏元件進行加熱，并實時測量氣體傳感器的工作溫度；當傳感器的工作溫度因環境溫度或氣流影響發生變化時，溫度補償電路實時進行溫度補償控制，使傳感器的工作溫度保持不變；所述信號測量與數據采集電路用于對信號調節和AD采樣，信號調節為用于將氣體傳感器對測試氣樣的響應轉變為電信號，AD采樣將模擬信號通過數據處理電路將模擬信號轉變為數字信號，并將采集到的4～6路傳感器信號經過歸一化處理，轉變為BP神經網絡所需要的標準信號；

標準氣樣輸出被分成二路或多路，各自由一個質量流量控制器控制，并接入測試裝置，載氣和待測氣體分別在質量流量控制器的控制下進入干燥罐充分混合，配成目標測試氣樣并進入測試裝置中的測試腔中，氣體傳感器測試系統在計算機的控制下對所設定的目標濃度氣體進行配氣，將一種或多種標準濃度的目標氣樣和標準的載氣按照比例進行配比，并在質量流量控制器控制下通入混合通道內進行充分混合，當混合后的測試氣樣通入測試腔時，對氣室內氣體傳感器陣列的4～6路響應信號進行采集，并將獲得的氣體傳感器陣列對樣品氣體的響應信息傳送到計算機上進行數據處理和數據分析，使測試氣體進氣、響應信號采集和數據處理順序進行；當溫度監測系統發現半導體氣敏元件工作溫度發生變化時，溫度補償電路實時進行元件工作溫度補償，調節電阻絲的加熱電壓，使元件的工作溫度保持不變；

濕度檢測傳感器實時檢測氣室內濕度信號，且將該信號傳輸至主控制器，主控制器基于氣室內恒定的濕度設定值，或一個設定的濕度范圍，該濕度信號與控制器的設定值相比較，控制器輸出分程控制信號；當氣室內的濕度低于10％RH,而加濕器已開到最大，系統不能繼續加濕時，或氣室內的濕度高于60％RH，而除濕機開至最大時，主控制器將控制蜂鳴器鳴響，并調用主控制器中斷，停止對除濕機和超聲波加濕器的信號輸出，且濕度超過60％RH時，系統自動斷電并停止測試。

4.如權利要求2或3具有氣敏元件制作步驟的可控濕度的半導體氣敏元件的測試方法，其特征在于，所述氣體傳感器測試系統的軟件部分包括氣路控制模塊、電壓采樣模塊、溫度補償模塊、數據處理模塊和顯示功能模塊，其中：

氣路控制模塊對控制參數設置，所述參數包括通氣前時間、通氣時間、停氣后時間、數據采樣時間間隔、混合氣體種類、各種氣體濃度和載氣控制電壓，氣路控制模塊對參數設置以控制多路氣樣輸出量實現配氣，配氣過程中，氣體流量和元件的工作溫度在整個測試過程中保持不變；

電壓采樣模塊對電壓采樣開始、采樣中斷與采樣結束進行相應控制；

數據處理模塊進行數據采集、數據保存、圖像保存、圖像打印、歷史數據提取處理。