一种新型微结构气体传感器电极设计分析.pdfVIP

2012年 仪 表 技 术 与 传 感 器 20l2 第 12期 Instrument Technique and Sensor No．12 一 种新型微结构气体传感器 电极设计分析 韩 郁，刘 丽，陕 皓，王连元，李守春，李 伟，田云霞，魏爱国 (吉林大学物理学院，超硬材料国家重点实验室，吉林长春 130012) 摘要：利用铂作为电极材料，SiO：作为隔热层，在单晶硅衬底上，设计 了一种新型微结构气体传感器的电极结构。这 种共平面型电极结构消除了加热器产生的磁场对测量信号的干扰。通过有限元分析工具分析加热器和信号电极在不同 宽度与间距下的温度分布。当加热器宽度为 100Ixm，信号电极宽度 35Ixm，间距为70Ixm，传感器获得均匀的温度分布和 低功耗 ，有利于传感器整体性能的提高。 关键词：气体传感器；微加热器；电极；温度分布 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1002—1841(2012)12—0006—03 SimulationandDesignofM icro-structuralGasSensorElectrodes HANYu，LIU Li，SHAN Hao，WANG Lian—yuan，LIShou—chun，LIWei，TIAN Yun—xia，WEIAi—guo (CollegeofPhysics，JilinUniversity，NationalLaboratoryofSuperhardMaterial，Changchun130012，China) Abstract：Usemetalplatinum filamentasgoldelectrodes，SiO2asthermalandelectricityinsulationlayer．Inthesiliconsub— strate，akindofthemicro—sturcturalgassensorelectrodesaredesigned．Thecoplanarelectrodesturctureeliminateeffectivelymag— neticfieldfrom theheateronthemeasuringsignalinterference．Thensimulatedandanalyzedthetemperaturedistributionfrom dif- ferentwidthsheating，testingsignalelectrodesandelectrodegap．Finally，findthatwhentheheateris100 m ，thesignal electrode 35 m，andthegap70 m ，getlow powerconsumption，uni~rm temperaturedistributingandtransientresponse，whichisconducive totheenhancementoftheoverallperformanceofthesensor． Keywords：gassensor；MHP(micro·hotplate)；electrode；temperaturedistributing 0 引言 为2mmx1mmx0．25mm，侧面效果如图1所示。 近年来，随着微／纳米科学与技术的发展，微型传感器已经 成为一项高新技术。它涉及机械 、电子 、物理、生物学等多种学 科交叉 ，具有尺寸小、质量轻 、响应快、功耗低 、集成化程度高等 O 优点，应用前景十分广泛…。 树底 空气中NO 、NO、H2S、cH4等有毒有害气体和可燃碳氢化合物 图 1 膜