新型三維敏感氣體傳感器的結構設計與性能分析.pdf

1、隨著科學技術的進步，近年來氣敏傳感器發(fā)展十分迅速。目前已在環(huán)境、工業(yè)、農業(yè)、國防、與人民生活息息相關的各個領域得到了廣泛的應用。但仍存在著元件的靈敏度低、穩(wěn)定性差、選擇性差、催化劑中毒、使用壽命短和響應時間長等問題，限制了氣體傳感器的發(fā)展和應用。針對氣敏元件的響應時間較長的問題，論文對傳統(tǒng)的氣敏傳感器結構進行了優(yōu)化設計。 論文在詳細闡述了氣敏傳感器的分類與原理的基礎上，根據(jù)MEMS技術，引入離散陣列的概念，提出了兩種新型氣體傳感

2、器結構模型。這兩種結構中，敏感部分的主體結構分別是由多條微型半圓柱體組成的陣列和多條微型長方體組成的陣列，這些離散立體敏感陣列使氣體傳感器具有了三維敏感特性，并用擴散模型響應理論分析了敏感陣列對氣體的響應，對設計器件的響應時間性能進行了分析比較。 分析結果表明：離散敏感陣列結構器件的響應時間性能優(yōu)于平面型敏感膜結構的傳感器。離散半圓柱陣列器件結構中，傳感器的響應時間隨著相鄰兩個半圓柱體間距的減小而縮短，當離散半圓柱直徑與溝槽跨度

3、相同時，器件的響應時間為連續(xù)平面型敏感膜結構的傳統(tǒng)氣敏傳感器的64％；當溝槽跨度為零，器件響應時間為傳統(tǒng)結構器件的40％，這種器件結構的響應時間性能達到最佳效果。離散長方體陣列器件結構中，當長方體的寬度與平面型敏感膜厚度相等時，新型傳感器的響應時間為傳統(tǒng)結構器件的25％。當長方體的寬度等于半圓柱的高時，離散長方體陣列傳感器的響應時間性能優(yōu)于離散半圓柱體陣列結構的器件。對于文章討論的平面型和離散半圓柱敏感膜結構的氣體傳感器，響應時間隨著敏