微型气体传感器和监测系统 单位：交大聊城科技园产学研中心 联系人：徐伟中 电话：0635-8908909 15315767298

1. 微型气体传感器和监测系统 • 单位：交大聊城科技园产学研中心 • 联系人：徐伟中 • 电话：0635-8908909 15315767298 • EMAIL：xwz5588@126.com

2. 汇报内容 • 研究工作简介 • 基于固体电解质的微型电化学气体传感器 • 基于微加热板的集成式半导体气体传感器 • 基于红外吸收原理的气体检测系统

3. 研究工作简介 • 西安交通大学精密工程研究长期从事MEMS技术研究与应用，在微传感器的研究方面处于国内领先地位。王海容课题则主要进行微型气体传感器的研究、开发与技术咨询工作，在全薄膜固体电解质气体传感器、微型半导体气体传感器及微型红外监测系统研究方面取得一系列成果。已研制成功微型低功耗CO2，O2，CH4，CO等气体传感器与监测系统。 • 课题组依托机械制造系统工程国家重点实验室的微纳制造平台，该平台具有先进微纳制造设备和理念，研究开发适合国情的先进微纳制造理论和技术，已形成一个微纳制造系统的研究和开发基地。

4. 实验平台 丝网印刷机 磁控溅射机 电阻蒸发镀膜机 四通道精密配气系统 电子束光刻机

5. 全薄膜固体电解质气体传感器研制 • 应用：环境保护、农业生产、 • 食品储藏、工业废气、 • 舱室环境监测等 • 特色： • （1）微型化、低功耗，集成温控装置，可实现实时便携监测； • （2）高精度、高选择性，快速响应，稳定可靠寿命长。 传感器断面结构 传感器平面结构 传感器芯片 有限元分析结果 传感器响应特性

6. 全薄膜固体电解质气体传感器研制 • 优点： • 传感器在常温下工作，不需要外部热源提供高温工作环境，可简化传感器结构。 • 反应电极和参比电极的结构尺寸及电极间距可通过微细制备工艺准确控制。 • 控制电极结构尺寸，研究电极结构宽度（w）、电极间距（B）对传感器响应特性的影响，建立结构尺寸参数与传感器响应时间、恢复时间的对应数学模型。 常温气体传感器结构示意图 传感器响应特性 常温气体传感器芯片 平面气体传感器

7. 基于微加热板的集成半导体气体传感器 • 应用：半导体式气体传感器热源； • 固体电解质式气体传感器热 • 源 • 特点： • （1）自带测温电阻，根据工 • 作需要可以方便的控制 • 温度； • （2）采取加热丝嵌入式结构, • 性能稳定，寿命长； • （3）微型化尺寸，功耗低， • 响应快。 传感器结构 单元结构图案的硅片 微加热板结构单元的SEM图 微加热板温度场分布

8. 基于红外吸收原理的瓦斯检测系统 • 应用：精确监测CH4和CO气体浓度和报警；可以推广 至其他有毒有害气体的检测。 • 特点：（1）MEMS工艺制备闪耀光栅，降低了监测系 统成本； • （2）监测系统复杂度低，监测精度高； • （3）互换性好，更换元件即可对其他气体进行监测。 微分光红外瓦斯检测系统光路 纳米压印技术制备的闪耀光栅 红外瓦斯检测系统

9. 谢 谢！