微传感器学习教案

1、会计学1微传感器微传感器第一页，共47页。允许的环境条件允许的环境条件过载过载(guzi)(guzi)性性能能工作寿命工作寿命量程量程(lingchng) (lingchng) 全量程全量程(lingchng)(lingchng)输输出出FSOFSO滞变滞变 线性线性 重复性重复性 稳定性稳定性 阈值阈值 选择性选择性 灵敏度灵敏度 响应速度响应速度 偏置偏置输出格式输出格式 分辨能力分辨能力精确性精确性条件与结果条件与结果适应环境能力适应环境能力实用尺度实用尺度第2页/共47页第二页，共47页。最早出现最早出现(chxin)(chxin)、市场值最大、发展最快、市场值最大、发展最快 微型化，

2、更重要是利用微效应（尺度、材料）提高性能微型化，更重要是利用微效应（尺度、材料）提高性能 大多大多(ddu)(ddu)测量原理相同或类似，产生许多新传感原理测量原理相同或类似，产生许多新传感原理 分类、信息与能量传输方式上相同，制造方式不同分类、信息与能量传输方式上相同，制造方式不同按被测能量形式：按被测能量形式：机械机械/ /电学电学/ /磁学磁学/ /热学热学/ /声学声学/ /光学光学/ /辐射辐射/ /化学化学/ /生物生物 传感器分类传感器分类 有源有源(active(active，例如压电，例如压电) )、无源（、无源（positivepositive，例如荧光），例如荧光） 第3

3、页/共47页第三页，共47页。 测量测量(cling)(cling)物理量物理量形形变变/ /位移位移 结构特征结构特征膜片、梁，原膜片、梁，原因因 材料材料硅，原因硅，原因 传感器按测量传感器按测量(cling)(cling)参数参数分类分类压力、加速度、角速压力、加速度、角速度、直线或角位移度、直线或角位移 敏感机理敏感机理压电、压阻、压电、压阻、电容、电感、谐振电容、电感、谐振第4页/共47页第四页，共47页。原理原理压电电阻效应；形变破坏能带结构、改变电子迁移率压电电阻效应；形变破坏能带结构、改变电子迁移率和载流子密度。和载流子密度。 压阻系数（压阻系数（n nm m）矩阵）矩阵(j

4、zhn)(j zhn)特点：温漂大；电阻最大变化率为特点：温漂大；电阻最大变化率为5%5%，灵敏度不是很高；结构，灵敏度不是很高；结构简单可靠简单可靠 应用方式应用方式多为推拉信号的桥式结构多为推拉信号的桥式结构压电检测原理压电检测原理(yunl)(yunl)与特点与特点 原理原理压电效应压电效应/ /逆压电效应逆压电效应 压电系数（压电系数（n nm m）矩阵）矩阵 其简化考虑其简化考虑 主要压电常数主要压电常数d33d33、d31d31 特点：特点：分辨率高分辨率高（测基因）、响应快、（测基因）、响应快、工艺兼容性工艺兼容性 应用：麦克风、超声传感器、压力传感器、位移变形应用：麦克风、超声

5、传感器、压力传感器、位移变形第5页/共47页第五页，共47页。原理原理膜片或梁谐振频率随应力变形而改变膜片或梁谐振频率随应力变形而改变激励方法激励方法电阻热、静电、压电、电磁、光热等电阻热、静电、压电、电磁、光热等检测方法检测方法电阻、电容、压电、电磁、光等电阻、电容、压电、电磁、光等 特点：特点： 直接输出频率数字量，无需直接输出频率数字量，无需A/DA/D转换，直接与数字系统联接；转换，直接与数字系统联接；闭环工作，性能主要取决于谐振子的机械闭环工作，性能主要取决于谐振子的机械(jxi)(jxi)性质，受电路参数（性质，受电路参数（如电漂移、噪声等）变化的影响很小，测量精度、稳定性及测量分

6、辨如电漂移、噪声等）变化的影响很小，测量精度、稳定性及测量分辨率均较优。率均较优。 电容检测电容检测(jin c)(jin c)原理原理与特点与特点原理简单原理简单 特点：特点：零漂小零漂小、结构简单、动态响应快、结构简单、动态响应快、非接触测量。非接触测量。对于侧面力的测量灵敏度较差、电容变化值大所以对于侧面力的测量灵敏度较差、电容变化值大所以灵敏度灵敏度高高；易受杂散电容干扰，所以；易受杂散电容干扰，所以须立即转换成电压信号须立即转换成电压信号 第6页/共47页第六页，共47页。 主要结构特征主要结构特征- -膜片、双固梁；敏感膜片、双固梁；敏感(mngn)(mngn)机理机理- -压阻、

7、电容、谐压阻、电容、谐振振1 1、电容、电容(dinrng)(dinrng)效应压力微效应压力微传感器传感器 结构：敏感电容结构：敏感电容CsenCsen、参考电容、参考电容CrefCref。改进结构：使改进结构：使CsenCsen变化处处相等变化处处相等结构参数结构参数(cnsh)(cnsh)量级：方膜片量级：方膜片2mm2mm2mm2mm、厚度、厚度20m20m，极板间，极板间隙隙1m1m测量电容值测量电容值0.1-10pF0.1-10pF，改变量更微小，改变量更微小 第7页/共47页第七页，共47页。由于所测电容值很小，对测量放大电路由于所测电容值很小，对测量放大电路(dinl)(din

8、l)的要求与措施：的要求与措施：必须具有很小电容必须具有很小电容集成制作集成制作必须具有很低的温度漂移必须具有很低的温度漂移采用差动结构方案，对输入的杂散采用差动结构方案，对输入的杂散电容和环境温度的变化不敏感，因为同向变化电容和环境温度的变化不敏感，因为同向变化特点特点( (t t d di i n n) ) 灵敏度高灵敏度高高于压阻式高于压阻式1010倍以上倍以上功耗低功耗低低于压阻式低于压阻式2 2个数量级个数量级温漂小温漂小所以重复性和长期稳定性好所以重复性和长期稳定性好 测量放大电路测量放大电路第8页/共47页第八页，共47页。结构结构闭环工作。闭环工作。R R谐振子，谐振子，E E

9、激励器，激励器，D D振动信号检测器，振动信号检测器，A A放大放大调频电路。谐振频率（固有频率）受被测量调频电路。谐振频率（固有频率）受被测量(cling)M(cling)M的调制。的调制。 高的机械品质因数高的机械品质因数降低维持能耗降低维持能耗(nn ho)(nn ho)降低因能耗降低因能耗(nn ho)(nn ho)产生的测量误差，在满量程里稳定振动而产生的测量误差，在满量程里稳定振动而不漂移不漂移通常方法：在真空中工作通常方法：在真空中工作 第9页/共47页第九页，共47页。结构结构北京航空航天大学微机械传感技术实验室，电阻北京航空航天大学微机械传感技术实验室，电阻热激励、电阻检测式

10、。工艺热激励、电阻检测式。工艺(gngy)(gngy)解释解释 性能性能实用实用(shyng)(shyng)的精度已能达到的精度已能达到0.01% 0.01% 第10页/共47页第十页，共47页。 主要结构特征主要结构特征- -悬臂梁；敏感机理悬臂梁；敏感机理- -压阻、电容压阻、电容(dinrng)(dinrng)、谐振谐振1 1、谐振、谐振(xizhn)(xizhn)效应加速度微效应加速度微传感器传感器 原理、结构原理、结构(jigu)(jigu)（参数量级例：敏感质量（参数量级例：敏感质量1.55mm1.55mm2mm2mm0.3mm0.3mm，支撑梁，支撑梁350m350m200m20

11、0m22m22m，谐振梁，谐振梁700m700m200m200m5.5m5.5m。固有频率约。固有频率约1.5kHz1.5kHz）激励、检测方法激励、检测方法 第11页/共47页第十一页，共47页。梁的频率设计梁的频率设计比系统高出几十倍比系统高出几十倍谐振梁结构、模态选择谐振梁结构、模态选择支撑梁结构特征、双支撑的目的支撑梁结构特征、双支撑的目的 交叉交叉(jioch)(jioch)轴加速度解耦轴加速度解耦 气体压膜阻尼气体压膜阻尼 结构设计原则结构设计原则(yunz) (yunz) 分辨率指标分辨率指标分辨位移约为分辨位移约为 加速度约为加速度约为0.1 0.1 第12页/共47页第十二页

12、，共47页。 加速度值大加速度值大侵彻武器侵彻武器2 2105g 105g 响应速度快响应速度快汽车安全气囊，汽车安全气囊，msms时间内完成时间内完成(wn chng)(wn chng)反应反应 可靠性高可靠性高适用适用(shyng)(shyng)要求要求 可靠性的措施可靠性的措施阵列式阵列式 电子科技大学成果电子科技大学成果8 8个相同的硅悬臂梁个相同的硅悬臂梁压阻效应，悬臂梁根部扩散电阻，同压阻效应，悬臂梁根部扩散电阻，同时将惠斯顿电桥扩散在同一芯片时将惠斯顿电桥扩散在同一芯片能够测试能够测试1.131.1310105 5g g加速度加速度 第13页/共47页第十三页，共47页。 作为作

13、为(zuwi)(zuwi)微执行器的特点微执行器的特点 原理原理(yunl)(yunl)、结构、结构 采用该原理的原因采用该原理的原因 性能特点性能特点 目的：脉冲宽度调制信号的占空目的：脉冲宽度调制信号的占空比与加速度成正比比与加速度成正比 控制电路控制电路 灵敏度很高灵敏度很高低频微弱加速度低频微弱加速度 精度高精度高满足惯性导航要求满足惯性导航要求 量程较小量程较小 第14页/共47页第十四页，共47页。主振动主振动绕绕z z旋转旋转yy方向交方向交变的哥氏力变的哥氏力FcFc形成辅振动形成辅振动检测检测y(t)y(t)，幅值与绕，幅值与绕z z旋转角速度旋转角速度的大小的大小(dxio

14、)(dxio)成比例，相位与绕成比例，相位与绕z z旋转方向有关旋转方向有关 陀螺技术发展陀螺技术发展机械转子陀螺仪机械转子陀螺仪激光陀螺、半球谐振陀螺激光陀螺、半球谐振陀螺光纤陀光纤陀螺螺MMG现状现状 第15页/共47页第十五页，共47页。 完全轴对称谐振完全轴对称谐振(xizhn)(xizhn)微结构及其应力释微结构及其应力释放放 消除驱动、检测消除驱动、检测(jin c)运动的动平衡运动的动平衡差异差异 相对制造精度相对制造精度静电激励和电容检测静电激励和电容检测 信号检测电路信号检测电路 高高Q Q值值 激励和检测技术激励和检测技术引入纳米制造技术的前景引入纳米制造技术的前景 真空容

15、腔内振动真空容腔内振动分辨率分辨率1010-18-18F F、强抗干扰能力、强抗干扰能力 第16页/共47页第十六页，共47页。 结构结构(jigu)(jigu)特点特点 理想的完全理想的完全(wnqun)(wnqun)轴对称轴对称制造容易制造容易稳定、抗干扰强稳定、抗干扰强 原理原理 材料特点材料特点已达惯导级指标已达惯导级指标球直径球直径60-150mm60-150mm 现状现状 发展成发展成MMG存在的问题存在的问题第17页/共47页第十七页，共47页。阈值阈值(y zh)(y zh)低、灵敏低、灵敏度高度高特点特点实现宏观流量点控制、适合于微流量系统实现宏观流量点控制、适合于微流量系统

16、精确的流量、流速控制精确的流量、流速控制尺度小尺度小第18页/共47页第十八页，共47页。热风速热风速(fn s)(fn s)微微传感器传感器 第19页/共47页第十九页，共47页。声、光、电、磁、热等声、光、电、磁、热等 特点特点(tdi(tdin) n) 结构尺寸小结构尺寸小与与ICIC兼容性好（工艺、材料兼容性好（工艺、材料(cilio)(cilio)、工作条件）、工作条件）电磁感应电磁感应/ /磁场电效应磁场电效应/ /核子效应核子效应/ /超导超导量子干涉量子干涉/ /磁致伸缩磁致伸缩/ /磁光效应等磁光效应等 物理原理物理原理特别有利于微型化特别有利于微型化 传统应用传统应用磁强针

17、，磁罗盘、电流探测器、磁读出头以及磁强针，磁罗盘、电流探测器、磁读出头以及无刷电机中的转子位置探测器等无刷电机中的转子位置探测器等 第20页/共47页第二十页，共47页。 提高提高(t (t go)go)灵敏度灵敏度 降低漂移降低漂移 霍尔传感原理与宏观霍尔传感原理与宏观(hnggun)(hnggun)霍尔器霍尔器件件 MEMS霍尔器件结构与原理霍尔器件结构与原理 应用情况与问题应用情况与问题 第21页/共47页第二十一页，共47页。 铁磁性薄膜磁阻元件铁磁性薄膜磁阻元件(yunjin)/(yunjin)/半导体半导体磁阻元件磁阻元件(yunjin) (yunjin) 原理原理(yun(yun

18、l)l) 电阻率与磁场关系推导电阻率与磁场关系推导 结构结构磁阻金属或合金制成矩形薄膜，在无外磁场时磁矩沿着长度磁阻金属或合金制成矩形薄膜，在无外磁场时磁矩沿着长度x x方方向（易轴方向），外加磁场沿薄膜的宽度向（易轴方向），外加磁场沿薄膜的宽度y y方向等方向等材料在磁场中表现出的电阻率各向异性材料在磁场中表现出的电阻率各向异性存在问题：非线形关系存在问题：非线形关系第22页/共47页第二十二页，共47页。施加施加(shji)(shji)偏偏场的方法场的方法解决线性化解决线性化问题问题重要重要(zhngyo)(zhngyo)用途用途磁盘驱动器磁盘驱动器中的读出磁头中的读出磁头 器件发展器件发

19、展MR-GMR-MI灵敏度指标灵敏度指标 %/Oe%/Oe第23页/共47页第二十三页，共47页。 原理原理(yunl(yunl) )固有状态固有状态在外加在外加(wiji)(wiji)磁场信号的影响磁场信号的影响通过分析脉冲的相位通过分析脉冲的相位(xingwi)变变化，可测量外加磁场的大小化，可测量外加磁场的大小最常用的形式：读出偶次谐波，最常用的形式：读出偶次谐波，傅里叶分析出结果傅里叶分析出结果 特点特点直流或很低频率直流或很低频率高灵敏度高灵敏度1010-10-10T T第24页/共47页第二十四页，共47页。 MEMS MEMS磁通门结构磁通门结构(jigu)(jigu)材料选用材

20、料选用 线圈线圈/ /磁芯磁芯/ /绝缘层绝缘层/ /基底基底(j (j d)d)注意工艺结构特点注意工艺结构特点分析工艺兼容性分析工艺兼容性第25页/共47页第二十五页，共47页。磁阻元件磁阻元件(yunjin)(yunjin)参数变化参数变化(binhu)(binhu)比大比大频率高频率高重要用途：磁盘驱动器中的读出磁头重要用途：磁盘驱动器中的读出磁头霍尔器件霍尔器件灵敏度、精度、频率一般灵敏度、精度、频率一般结构简单、工艺成熟、成本低结构简单、工艺成熟、成本低适合于电机等普通场合适合于电机等普通场合第26页/共47页第二十六页，共47页。磁微传感器应用磁微传感器应用(yngyng)(yn

21、gyng)磁通门导航罗盘（飞机、导弹、卫星、汽车磁通门导航罗盘（飞机、导弹、卫星、汽车(qch)(qch)和和潜艇）潜艇）位置传感位置传感非接触型流速计非接触型流速计非接触型电流测量非接触型电流测量金属物体探测金属物体探测古磁学测量古磁学测量磁性油墨的读出等磁性油墨的读出等 磁通门磁通门灵敏度最高灵敏度最高成本高成本高适合高精度传感（例如导航）适合高精度传感（例如导航）微型化成本降低则前景很好微型化成本降低则前景很好第27页/共47页第二十七页，共47页。工作原理工作原理 / /温度温度(wnd)(wnd)系数系数 / /线性线性化化 三个热电效应原理三个热电效应原理 塞贝克塞贝克See-ba

22、ck 珀耳贴珀耳贴Peltier 汤普森汤普森Thompson 普通热电偶原理普通热电偶原理 理想参考结点理想参考结点(ji din)热电偶测热电偶测量原理量原理 2 2、热电偶、热电偶 第28页/共47页第二十八页，共47页。商品化的商品化的ICIC精密温度传感器精密温度传感器 量热传感器量热传感器 铋铋- -锑结阵列薄膜热电偶式传感器锑结阵列薄膜热电偶式传感器基于热电偶原理基于热电偶原理(yunl)(yunl)的酵素微传的酵素微传感器感器 3 3、其他、其他(qt)(qt)新原理温度传新原理温度传感器感器 4 4、温度、温度(wnd)(wnd)传感作为其他传感器的基础传感作为其他传感器的基

23、础 再述微流速计例再述微流速计例 材料选择材料选择 铁铁/康铜，铂康铜，铂/铂铂-10%铑，半导体铑，半导体/金属金属热电偶堆（热电偶堆（thermopile） 灵敏度，红外辐射（灵敏度，红外辐射（IR）无源传感器无源传感器第29页/共47页第二十九页，共47页。 外光电效应外光电效应真空真空(zhnkng)(zhnkng)光电管、光电光电管、光电倍增管等倍增管等 内光电效应内光电效应(un din xio yng)(un din xio yng)真空光真空光电管、光电倍增管等电管、光电倍增管等 光电导效应光电导效应半导体光敏电阻，当光辐射时半导体材料半导体光敏电阻，当光辐射时半导体材料(ci

24、lio)(cilio)电子和空穴增殖电子和空穴增殖 光生伏特效应（光伏效应）光生伏特效应（光伏效应）光电池光电池/ /太阳能电池类；光太阳能电池类；光敏晶体管类（光敏二极管敏晶体管类（光敏二极管/ /三级管、三级管、PINPIN光敏三级管、肖特光敏三级管、肖特基势垒光敏二极管、雪崩光敏二极管（基势垒光敏二极管、雪崩光敏二极管（APDAPD）等）等 特点特点直接利用材料光直接利用材料光- -电转换物理效应电转换物理效应 第30页/共47页第三十页，共47页。优点：灵敏度高、电绝缘性能好、抗电磁干扰、耐腐蚀、优点：灵敏度高、电绝缘性能好、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、体积小、重量轻等耐高温、体积小、

25、重量轻等应用应用(yngyng)(yngyng)灵活、适灵活、适应面广，开辟了很大应用应面广，开辟了很大应用(yngyng)(yngyng)空间空间 既传光，也是敏感元件既传光，也是敏感元件 光纤内光传输特性受被测物理量作用（例如材料机械光纤内光传输特性受被测物理量作用（例如材料机械(jxi)(jxi)变形）而发生变化，使光的属性（光强、相位、偏振变形）而发生变化，使光的属性（光强、相位、偏振态、波长等）被调制。探测的对象往往不是光，严格地讲各态、波长等）被调制。探测的对象往往不是光，严格地讲各属于机械属于机械(jxi)(jxi)量等传感器。量等传感器。 传感型传感型 传光型传光型 严格地讲不

26、是传感器原理，而只是一种传输严格地讲不是传感器原理，而只是一种传输(chun (chun sh)sh)光线结构光线结构 第31页/共47页第三十一页，共47页。实例包括：水下声波传感器、光纤微弯曲传感器、耦合波导传感实例包括：水下声波传感器、光纤微弯曲传感器、耦合波导传感器、移动器、移动(ydng)(ydng)光纤水听器、光栅传感器、偏振传感器及全内光纤水听器、光栅传感器、偏振传感器及全内反射传感器等反射传感器等 光强传感型光强传感型 光纤陀螺仪、声传感器、光纤光磁传感器（通过磁致伸缩材料光纤陀螺仪、声传感器、光纤光磁传感器（通过磁致伸缩材料外壳转换）等。外壳转换）等。经过特殊掺杂或表面涂层的

27、光纤经过特殊掺杂或表面涂层的光纤机械量传感器（加速度计机械量传感器（加速度计，测量，测量(cling)(cling)液面位置、形变、位移、力矩、流量的探测器液面位置、形变、位移、力矩、流量的探测器）；辐射剂量测定仪、电流传感器、温度传感器；）；辐射剂量测定仪、电流传感器、温度传感器；光（相位）干涉传感型光（相位）干涉传感型 （光纤传感型中）（光纤传感型中） 第32页/共47页第三十二页，共47页。微型化在生化微型化在生化(shn hu)成分检成分检测中的优势测中的优势突破宏观检测阈值突破宏观检测阈值微小电极对微小样品，即使样品电微小电极对微小样品，即使样品电导率很小，极小电流导率很小，极小电流

28、(dinli)(dinli)也能形成有效的欧姆电压也能形成有效的欧姆电压电极微小，电流电极微小，电流(dinli)(dinli)输出受对溶液流动不敏感输出受对溶液流动不敏感 电容式接地的电流电容式接地的电流(dinli)(dinli)与表面积成正比，从而改善信与表面积成正比，从而改善信噪比噪比微电极的响应快速微电极的响应快速一般尺度效应一般尺度效应形成许多新的检测原理形成许多新的检测原理实现微量样本的检测实现微量样本的检测第33页/共47页第三十三页，共47页。薄膜、薄膜、 微纳结构表面吸附生化成分微纳结构表面吸附生化成分(chng fn)(chng fn)电极浸入生化液体电极浸入生化液体封装

29、特点封装特点(tdin)需要一块暴露区域，为提高效果希望接触面积大需要一块暴露区域，为提高效果希望接触面积大需要考虑环境损伤问题需要考虑环境损伤问题影响封装完整性，增大封装难度影响封装完整性，增大封装难度第34页/共47页第三十四页，共47页。 SnO2 SnO2氧化物活性材料是一种氧化物活性材料是一种N N型半导体型半导体 较高温度时，空气氧接受由较高温度时，空气氧接受由N N型型SnO2SnO2薄膜提供的电子薄膜提供的电子(dinz)(dinz)成为成为阴性粒子阴性粒子 还原性气体将与原先吸附的氧阴离子发生反应而带正电，或者还还原性气体将与原先吸附的氧阴离子发生反应而带正电，或者还原性气体

30、与吸附的氧原子发生反应而释放束缚电子原性气体与吸附的氧原子发生反应而释放束缚电子(dinz) (dinz) 材料材料(cili(cilio)o)氧化物半导体，氧化物半导体，SnOSnO2 2基最常用基最常用第35页/共47页第三十五页，共47页。 大气污染、有害气氛等检测大气污染、有害气氛等检测(jin c)(jin c)一氧化碳、硫化氢等一氧化碳、硫化氢等 火灾检测火灾检测(jin c)(jin c)与燃烧控制与燃烧控制低浓度可燃气体或一氧化碳、低浓度可燃气体或一氧化碳、氢、甲烷等还原性气体氢、甲烷等还原性气体 有毒危险气体的检漏有毒危险气体的检漏 人体检测人体检测(jin c)(jin c

31、)乙醇、麻醉试剂等乙醇、麻醉试剂等灵敏度高灵敏度高表达法成本低成本低时间响应快时间响应快低能耗低能耗长期漂移长期漂移选择性较差选择性较差 改进掺杂贵金属易受温度、湿度干扰易受温度、湿度干扰第36页/共47页第三十六页，共47页。当前当前(dngqin)主流工艺主流工艺氮气携带含锡的有机复合物蒸气氮气携带含锡的有机复合物蒸气与基板表面吸附的氧反应形与基板表面吸附的氧反应形成氧化物成氧化物高温退火形成高温退火形成SnO2SnO2气敏膜气敏膜参数：膜厚和晶粒尺寸参数：膜厚和晶粒尺寸(ch cun)(ch cun)在几十纳米至几百纳米范围内在几十纳米至几百纳米范围内 CVD法法双气体双气体(qt)混合

32、反应混合反应蒸发法蒸发法 单质沉积后再单质沉积后再反应反应纯锡金属（或锡合金）加热沉积纯锡金属（或锡合金）加热沉积在含氧气氛中高温转变成在含氧气氛中高温转变成氧化物。参数：膜厚几百纳米量级氧化物。参数：膜厚几百纳米量级 制备条件控制膜厚和晶粒尺寸制备条件控制膜厚和晶粒尺寸决定响应时间等性能决定响应时间等性能 IC薄膜工艺薄膜工艺第37页/共47页第三十七页，共47页。用用SnO2粉末粉末(fnm)烧结成多孔厚烧结成多孔厚膜膜 初始初始(ch sh)(ch sh)工艺工艺采用丝网印刷，将气敏膜印刷到采用丝网印刷，将气敏膜印刷到Al2O3Al2O3基板上基板上活性层的厚度活性层的厚度(hud)(h

33、ud)约在几个微米至几十个微米之间约在几个微米至几十个微米之间优点优点气敏层多孔气敏层多孔有利于增大接触面积有利于增大接触面积传感元件几何形状多样（例如共面、叉指或夹心型）传感元件几何形状多样（例如共面、叉指或夹心型） 设计制作简单设计制作简单 厚膜工艺厚膜工艺第38页/共47页第三十八页，共47页。 IC薄膜工艺薄膜工艺(gngy)形形成结构成结构半导体化学传感器半导体化学传感器离子离子(lz)(lz)敏感敏感场效应晶体管场效应晶体管 ISFET ISFET第39页/共47页第三十九页，共47页。基于传统的电化学分析原理基于传统的电化学分析原理与固态或液态与固态或液态(yti)电解质接触电解

34、质接触多个电极组成的电化学电池多个电极组成的电化学电池 原理原理(yunl)(yunl)与结构与结构电导电导/ /电容测量电容测量电位电位(din wi)(din wi)测测量测量量测量伏伏- -安特性测量安特性测量 工作模式工作模式 引入新技术引入新技术微加工工艺技术微加工工艺技术新材料（固态电解质、导电高聚物等）新材料（固态电解质、导电高聚物等） 第40页/共47页第四十页，共47页。声学传感器声学传感器利用频率利用频率MHZ-GHZMHZ-GHZ的弹性波测量物理的弹性波测量物理(wl)(wl)、生化量、生化量 固体表面传播的声表面波（固体表面传播的声表面波（SAWSAW） 在很薄的弹性膜中传播的弹性弯曲平板波（在很薄的弹性膜中传播的弹性弯曲平板波（