[發(fā)明專利]氣體檢測系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011503691.9
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112505108B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔進(jìn);曾懷望;汪浩鵬;田旺;高賢永
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務(wù)所 11602
• 代理人: 李熙;吳麗麗

一種氣體檢測系統(tǒng)，包括場效應(yīng)晶體管和檢測裝置。場效應(yīng)晶體管包括源電極、漏電極、氣體感測層、柵電極和第一介電材料層。源電極和漏電極相隔開。氣體感測層包括氣體敏感介質(zhì)，該氣體感測層的一部分在源電極和漏電極之間延伸并且與源電極和漏電極電連接。第一介電材料層位于氣體感測層和柵電極之間。檢測裝置包括外殼、絕緣材料層和開口。外殼限定檢測通道。場效應(yīng)晶體管的氣體感測層的至少一部分表面暴露在檢測通道中以用于與通過檢測通道的待檢測氣體相接觸。開口形成在外殼上以使得檢測通道通過開口于檢測裝置外的氣體連通。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及氣體檢測技術(shù)，特別是涉及一種氣體檢測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

氣體傳感器是指用于探測在一定區(qū)域范圍內(nèi)是否存在特定氣體或能連續(xù)測量氣體成分濃度的傳感器。在煤礦、石油、化工、市政、醫(yī)療、交通運(yùn)輸、家庭等安全防護(hù)方面，氣體傳感器常用于探測可燃、復(fù)燃、有毒氣體的濃度或其存在與否，或氧氣的消耗量等。在電力工業(yè)等生產(chǎn)制造領(lǐng)域，也常用氣體傳感器定量檢測氣體中各組分的濃度，以判斷燃燒情況和有害氣體的排放量等。在大氣環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，采用氣體傳感器判定環(huán)境污染狀況也十分普遍。

在相關(guān)技術(shù)中，基于場效應(yīng)晶體管(FET)的一部分氣體傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)氣體的定性檢測。還有一部分FET氣體傳感器能夠經(jīng)由前期標(biāo)定實驗而實現(xiàn)氣體的定量檢測。然而，利用氣體傳感器直接測量氣體分子的濃度和識別分子種類還有很大的提高空間。

發(fā)明內(nèi)容

提供一種緩解、減輕或者甚至消除上述問題中的一個或多個的機(jī)制將是有利的。

根據(jù)本公開的一方面，提供了一種氣體檢測系統(tǒng)包括場效應(yīng)晶體管和檢測裝置。場效應(yīng)晶體管包括源電極、漏電極、氣體感測層、柵電極和第一介電材料層。源電極和漏電極相隔開。氣體感測層包括氣體敏感介質(zhì)，該氣體感測層的一部分在源電極和漏電極之間延伸并且與源電極和漏電極電連接。第一介電材料層位于氣體感測層和柵電極之間。檢測裝置包括外殼、絕緣材料層和開口。外殼限定檢測通道。場效應(yīng)晶體管的氣體感測層的至少一部分表面暴露在檢測通道中以用于與通過檢測通道的待檢測氣體相接觸。開口形成在外殼上以使得檢測通道通過開口于檢測裝置外的氣體連通。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種利用本公開的一些氣體檢測系統(tǒng)的實施例的氣體檢測方法。氣體檢測方法包括使場效應(yīng)晶體管的氣體感測層的至少一部分表面與通過檢測通道的待檢測氣體相接觸；檢測指示氣體感測層對待檢測氣體做出的響應(yīng)的信號；以及處理信號從而確定待檢測氣體的多個參數(shù)。

根據(jù)在下文中所描述的實施例，本公開的這些和其它方面將是清楚明白的，并且將參考在下文中所描述的實施例而被闡明。

附圖說明

在下面結(jié)合附圖對于示例性實施例的描述中，本公開的更多細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點被公開，在附圖中：

圖1A-1C是相關(guān)技術(shù)的基于場效應(yīng)晶體管的氣體檢測裝置的示意圖；

圖2是根據(jù)本公開示例性實施例的氣體檢測系統(tǒng)的俯視圖；

圖3是根據(jù)本公開示例性實施例的沿圖2中A-A線的氣體檢測系統(tǒng)的示意性截面視圖；

圖4是根據(jù)本公開示例性實施例的沿圖2中A-A線的另一氣體檢測系統(tǒng)的示意性截面視圖；

圖5是根據(jù)本公開示例性實施例的圖2的氣體檢測系統(tǒng)中的檢測通道的結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6是根據(jù)本公開示例性實施例的圖4的氣體檢測系統(tǒng)的電流功率密度隨頻率的變化曲線圖；

圖7是根據(jù)本公開示例性實施例的氣體檢測系統(tǒng)的示意性框圖；

圖8是根據(jù)本公開示例性實施例的氣體檢測方法的流程圖。

具體實施方式