CN101832961B - 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法 - Google Patents

一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101832961B
CN101832961B CN2010101617509A CN201010161750A CN101832961B CN 101832961 B CN101832961 B CN 101832961B CN 2010101617509 A CN2010101617509 A CN 2010101617509A CN 201010161750 A CN201010161750 A CN 201010161750A CN 101832961 B CN101832961 B CN 101832961B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor unit
sensor
electrode
control circuit
circuit module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101617509A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101832961A (zh
Inventor
谢光忠
蒋亚东
杜晓松
王然
孙萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN2010101617509A priority Critical patent/CN101832961B/zh
Publication of CN101832961A publication Critical patent/CN101832961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101832961B publication Critical patent/CN101832961B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种快速响应的电阻式气体传感器，其特征在于：①包括N个结构相同的传感器单元和一个时钟控制电路模块，N为偶数且大于或者等于2；②每个传感器单元都由设置在同一基片上的加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；③所述时钟控制电路模块对应接口分别和N个传感器单元的加热器电极连接并控制每个传感器单元的工作状态。该传感器结构简单，生产成本低，对制备工艺要求不高，有效地解决了基于敏感膜气体吸附的电阻式传感器在同一温度下解析慢的缺点，增强了传感器检测的准确性和实时性。

Description

一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种新型的快速响应的电阻式气体传感器结构及其制备方法。
背景技术
自20世纪末人类进入信息社会以来，人们的一切活动都是以信息获取与信息交换为中心，作为信息技术的基础与三大支柱之一的传感器技术也进入高速发展的新时期。
由于叉指电极对涂覆在其上面的膜的电阻、电解质变化响应极其灵敏，因此基于叉指电极的电阻型、电容型气体传感器如雨后春笋般涌现。但不同敏感膜对不同的气体有不同的最佳工作温度。例如：热蒸发的SnO2纳米线在400℃时对液化气有很好的气敏特性。此外即使在同一温度下气体传感器对气体的响应都较之解析要快。因此，如何使传感器能在简单的结构下获得最佳工作温度和最佳气敏特性是气体传感器急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是：如何提供一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法。该传感器结构简单，生产成本低，对制备工艺要求不高，有效地解决了基于敏感膜气体吸附的电阻式传感器在同一温度下解析慢的缺点，增强了传感器检测的准确性和实时性。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种快速响应的电阻式气体传感器，其特征在于：
①包括N个结构相同的传感器单元和一个时钟控制电路模块，N为偶数且大于或者等于2；
②每个传感器单元都由设置在同一基片上的加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；
③所述时钟控制电路模块对应接口分别和N个传感器单元的加热器电极连接并控制每个传感器单元的工作状态：使其中一半的传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，而同时另一半传感器单元则在最佳解析温度下解析并且不工作；经过一定时间间隔(时间间隔的大小可根据实际传感器的需要由时钟控制电路模块进行调节)后，两部分传感器单元交换工作状态；从而始终保持一半传感器单元吸附气体并正常工作，另一半传感器单元解析并且不工作。
一种快速响应的电阻式气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对基片进行清洗并预处理，通过磁控溅射等工艺在基片抛光的表面溅射Pt膜，用匀胶机涂胶，在曝光机上曝光和显影；
②将步骤①的基片溅射Pt膜的一面进行反溅刻蚀形成N个传感器单元图形，N为偶数且大于或者等于2，每个传感器单元图形都由加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；
③将加热器电极和叉指电极电焊引出后，采用旋涂、滴涂等工艺在基片表面涂覆敏感膜。每个传感器单元的加热器电极分别和时钟控制电路模块对应接口连接，每个传感器单元的叉指电极作为信号输出端与读出装置或者计算机连接，所述时钟控制电路模块控制着每个传感器单元的工作状态：使其中一半的传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，而同时另一半传感器单元则在最佳解析温度下解析并且不工作；经过一定时间间隔(时间间隔的大小可根据实际传感器的需要由时钟控制电路模块进行调节)后，两部分传感器单元交换工作状态；从而始终保持一半传感器单元吸附气体并正常工作，另一半传感器单元解析并且不工作。
按照本发明所提供的快速响应的电阻式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述叉指电极作为传感器信号的输出端，根据敏感膜的特性可以通过电阻、电压或者电容等形式输出传感器信号。
本发明所提供的快速响应的电阻式气体传感器，其特征在于，所述时钟控制电路模块设置应与对应传感器单元相匹配。
本发明的有益效果：本发明提供了一种新型的快速响应的电阻式气体传感器结构，该传感器采用双传感器单元结构或者多传感器单元结构，每个传感器电极之间均匀地穿插加热电极，加热器状态和供电电压由时钟控制电路控制，使其中一半传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，另一半传感器单元则在最佳解析温度下只进行解析而不工作；通过时钟控制电路模块的调节，经过一定时间间隔(时间间隔的大小可根据实际传感器的需要由时钟控制电路模块进行调节)后，交换两部分传感器的工作状态，从而始终保持部分传感器吸附并正常工作，而另外一半传感器解析并不工作。该传感器结构简单，采用传统的微加工技术便可以实现，解决了基于敏感膜气体吸附的电阻式传感器在同一温度下解析慢的缺点，同时传感器响应值结合了两组传感器单元的响应数据，增强了传感器检测的准确性和实时性。本发明提供的基于双传感器的电阻式气体传感器结构在对有毒有害气体检测中有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是本发明的时钟控制电路模块的逻辑方框图。
其中，1、2、3和4为叉指电极，5、6、7和8为加热器的电极端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图2所示，本发明提供了一种快速响应的电阻式气体传感器，包括N个结构相同的传感器单元和一个时钟控制电路模块，N为偶数且大于或者等于2；每个传感器单元都由设置在同一基片上的加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；所述时钟控制电路模块对应接口分别和N个传感器单元的加热器电极连接并控制每个传感器单元的工作状态：使其中一半的传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，而同时另一半传感器单元则在最佳解析温度下解析并且不工作；经过一定时间间隔(时间间隔的大小可根据实际传感器的需要由时钟控制电路模块进行调节)后，两部分传感器单元交换工作状态；从而始终保持一半传感器单元吸附气体并正常工作，另一半传感器单元解析并且不工作，叉指电极作为输出端连接读出装置或者计算机。
作为本发明的一个实施例，即采用双传感器单元结构的传感器，如图1所示，该传感器采用双传感器结构，每个传感器电极之间均匀地穿插加热电极，加热器状态和供电电压由时钟控制电路控制，使其中一个传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，另一个传感器单元则在最佳解析温度下只进行解析而不工作；通过时钟控制电路模块的调节，经过一定时间间隔(时间间隔的大小可根据实际传感器的需要由时钟控制电路模块进行调节)后，交换两个传感器的工作状态，从而始终保持一个传感器单元吸附气体并正常工作，而另一个传感器单元解析并不工作。
制备方法包括以下步骤：
传感器单元采用的加热电极和叉指电极在同一个基底上；
图形制作过程为：对基片进行清洗并预处理，通过磁控溅射等工艺在基片抛光的表面溅射Pt膜，用匀胶机涂胶，在曝光机上曝光和显影等，再进行反溅刻蚀形成加热器电极和叉指电极图形，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触，以保证对涂覆在叉指电极上的敏感膜加热效果均匀，叉指电极的叉指宽度和长度以及条数可以根据需要设计；
将加热器电极和叉指电极电焊引出后，采用旋涂、滴涂等工艺在基片表面涂覆敏感膜。在第一传感器单元和第二传感器单元的加热器电极之间加上时钟控制电路模块(根据具体的吸附和解析时间的要求设计)，以便使第一传感器单元和第二传感器单元分别在最佳温度下吸附气体和解析气体成对出现，加热电极在直流电压下工作，而叉指电极作为传感器信号的输出，根据敏感膜的具体特性可以以电阻、电压以及电容输出。

Claims (4)

1.一种快速响应的电阻式气体传感器，其特征在于：
①包括N个结构相同的传感器单元和一个时钟控制电路模块，N为偶数且大于或者等于2；
②每个传感器单元都由设置在同一基片上的加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；
③所述时钟控制电路模块对应接口分别和N个传感器单元的加热器电极连接并控制每个传感器单元的工作状态：使其中一半的传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，而同时另一半传感器单元则在最佳解析温度下解析并且不工作；经过一定时间间隔后，两部分传感器单元交换工作状态。
2.一种快速响应的电阻式气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对基片进行清洗并预处理，通过磁控溅射工艺在基片抛光的表面溅射Pt膜，用匀胶机涂胶，在曝光机上曝光和显影；
②将步骤①的基片溅射Pt膜的一面进行反溅刻蚀形成N个传感器单元图形，N为偶数且大于或者等于2，每个传感器单元图形都由加热器和两个叉指电极构成，两个叉指电极的电极片分别均匀地穿插在所述加热器的呈迂折状的电极片的上下两侧，各自独立且不与加热器接触；
③将加热器电极和叉指电极电焊引出后，在基片表面涂覆敏感膜，每个传感器单元的加热器电极分别和时钟控制电路模块对应接口连接，每个传感器单元的叉指电极作为信号输出端与读出装置连接，所述时钟控制电路模块控制着每个传感器单元的工作状态：使其中一半的传感器单元在最佳吸附温度下进行气体吸附并正常工作，而同时另一半传感器单元则在最佳解析温度下解析并且不工作，经过一定时间间隔后，两部分传感器单元交换工作状态。
3.根据权利要求2所述的快速响应的电阻式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述叉指电极作为传感器信号的输出端，根据敏感膜的特性通过电阻、电压或者电容形式输出传感器信号。
4.根据权利要求2所述的快速响应的电阻式气体传感器的制备方法，其特征在于，所述时钟控制电路模块设置应与对应传感器单元相匹配。
CN2010101617509A 2010-05-04 2010-05-04 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法 Expired - Fee Related CN101832961B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101617509A CN101832961B (zh) 2010-05-04 2010-05-04 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101617509A CN101832961B (zh) 2010-05-04 2010-05-04 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101832961A CN101832961A (zh) 2010-09-15
CN101832961B true CN101832961B (zh) 2012-11-07

Family

ID=42717105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101617509A Expired - Fee Related CN101832961B (zh) 2010-05-04 2010-05-04 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101832961B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181754B (zh) * 2015-06-29 2019-02-12 电子科技大学 补偿型电阻式集成气体传感器阵列及其制备方法
CN105699441B (zh) * 2016-03-24 2018-04-13 电子科技大学 一种电阻式气体传感器及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906473A (en) * 1974-03-08 1975-09-16 Ross Inc Will Method and apparatus for operating a gas sensor
CN101387614A (zh) * 2008-10-16 2009-03-18 上海交通大学 基于导电聚合物-碳黑颗粒的气敏微传感器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004355367A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Alps Electric Co Ltd 指紋検出回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906473A (en) * 1974-03-08 1975-09-16 Ross Inc Will Method and apparatus for operating a gas sensor
CN101387614A (zh) * 2008-10-16 2009-03-18 上海交通大学 基于导电聚合物-碳黑颗粒的气敏微传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2004-355367A 2004.12.16
郭振华，陈星，刘锦淮.气体传感器阵列测试系统.《仪表技术》.2006,77-79. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101832961A (zh) 2010-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103675040B (zh) 基于低温共烧陶瓷技术的非接触无源气体传感器
CN102279210B (zh) 纳米纤维和粒子粘附层的双敏感层气体传感器及制备方法
CN103543184B (zh) 一种基于四氧化三钴纳米针的气敏传感器及其制备方法
CN102269724B (zh) 半导体气敏传感器的定向纳米纤维化三维立体叉指电极的制作方法
CN107202823B (zh) 一种喷墨印刷制备微电极阵列传感器的方法及其应用
CN109764985A (zh) 一种变色柔性电子皮肤及其制备
CN101832961B (zh) 一种快速响应的电阻式气体传感器及其制备方法
CN102175744A (zh) 一种数字微流控技术的电化学传感器芯片
CN103399059A (zh) 一种类Au（111）纳米颗粒无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法和应用
CN101975803A (zh) 一种平面气体传感器及其制作方法
CN102661978A (zh) 具有双敏感层结构的平面式甲烷气体传感器及其制造方法
CN105334245A (zh) 一种氧化钼纳米纤维纸氢气传感器的制备方法
CN102854222A (zh) 一种基于钽酸钾敏感膜的湿敏传感器及其制备方法
CN103630575A (zh) 一种多电极组合式集成气体传感器
CN106383161B (zh) 基于Li3PO4-Li4SiO4混合固体电解质的电势型气体传感器及其制备方法
CN109399556A (zh) 一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法
CN105334256A (zh) 一种基于Ni掺杂PdO敏感电极电位型CO传感器及其制备方法
CN103675038A (zh) 纳米金属氧化物功能化碳纳米管材料及甲醛气体传感器
CN109273598B (zh) 一种银纳米线复合石墨烯忆阻器及其制备方法
CN101852770B (zh) 一种快速响应的声表面波气体传感器及其制备方法
CN104483367A (zh) 薄膜固体电解质电流型so2气体传感器及制备方法
CN203587919U (zh) 一种异型液晶屏加热均匀性改善装置
CN108375498A (zh) 气体浓缩传感一体器件及其制备方法
CN208239334U (zh) 一种电容式传感器
WO2011062738A1 (en) Controlled electrochemical activation of carbon-based electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121107

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee