CN108249384B - 可控制加热能量的微机电装置 - Google Patents

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Abstract

一种可控制加热能量的微机电装置，包括传感器以及集成电路芯片。传感器的加热元件用以加热感测元件。传感器的检测元件用以检测物理量，而集成电路芯片的存储器单元存储感测元件的目标值。集成电路芯片的数据处理单元将物理量转换成转换值，并定义差距值为目标值减去转换值。另外，集成电路芯片的控制单元依据差距值设定参数值，且驱动单元依据参数值调整加热元件所产生的热量，因而能减少加热元件加热时间与加热频率，以降低电能消耗。微机电装置可应用于需要控制工作温度的微机电传感器，例如气体传感器。

Description

可控制加热能量的微机电装置
技术领域
本发明涉及一种微机电装置，且特别涉及一种用来控制加热能量的微机电装置。
背景技术
智能微型移动装置近年得以日益普及而融入大众的生活，与近来愈趋蓬勃发展的APP应用程序息息相关。这些APP应用程序之所以可以达到智能互动的功能，主要是由于人机与环境互动的感测技术持续演进。藉由在智能微型移动装置中加入各种传感器，可以及时地将环境感测信息提供给使用者，而达到多元的生活应用。在众多类型的传感器中，微机电气体传感器的发展是最为令人注目的。
现有微机电气体传感器的感测方式是通过施加不同的电压至加热器上，使加热器对感材加热，藉以使感材达到不同气体的预设操作温度。然而，当感材的温度因外在环境或其他因素产生变异，而无法操作在待测气体的最佳操作温度时，会导致不同种类的待测气体都可以对感材的输出产生变化。因此，无法明确辨识感测信号的变化是肇因于何种气体及其浓度。一般而言，会施加固定时间的电压至加热器，以确保感材温度能达到预设操作温度并且维持恒温。然而，在实际驱动加热器对感材加热的过程中，预设操作温度与实际的操作温度可能会存在着差异。因此，上述方法虽然能维持恒温，但其预设操作温度未必会等于实际的操作温度。除此之外，以固定时间提供电压来驱动加热器的作法会提供多余的热量，而无法有效降低微机电气体传感器的电能消耗。
发明内容
本发明提供一种微机电装置，其能提高感测准确度，并且降低电能的消耗。
本发明提出一种微机电装置，其包括传感器以及集成电路芯片。传感器包括感测元件、加热元件以及至少一检测元件。集成电路芯片包括存储器单元、数据处理单元、控制单元以及驱动单元。加热元件用以加热感测元件，至少一检测元件用以检测至少一物理量，而存储器单元存储感测元件的至少一目标值。数据处理单元将至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为至少一目标值减去至少一转换值。控制单元依据至少一差距值设定至少一参数值，且驱动单元依据至少一参数值驱动该加热元件以调整加热元件所产生的热量。
本发明另提出一种微机电装置，其包括传感器以及集成电路芯片。传感器包括感测元件、加热元件以及至少一检测元件。集成电路芯片包括存储器单元、数据处理单元、控制单元以及驱动单元。加热元件用以加热感测元件，而至少一检测元件用以检测至少一物理量。至少一检测元件为功率计，且至少一物理量为加热元件的功率。存储器单元存储感测元件的至少一目标值。数据处理单元将至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为至少一目标值减去至少一转换值。控制单元依据至少一差距值设定至少一参数值，且驱动单元依据至少一参数值驱动该加热元件以调整加热元件所产生的热量。当至少一差距值大于0时，驱动单元根据至少一参数值驱动该加热元件以增加加热元件所产生的热量。当至少一差距值小于0时，驱动单元根据至少一参数值驱动该加热元件以减少加热元件所产生的热量。至少一参数值包括电压与时间，且控制单元用以依据焦耳热方程式调整电压与时间。焦耳热方程式包括第一热量差、第一电阻值以及第一电压值。
本发明又提出一种微机电装置，适于感测气体的浓度。微机电装置包括传感器以及集成电路芯片。传感器包括感测元件、加热元件以及至少一检测元件。集成电路芯片包括存储器单元、数据处理单元、控制单元以及驱动单元。感测元件为气体感测层。加热元件用以加热感测元件，而至少一检测元件用以检测至少一物理量。至少一检测元件为功率计，且至少一物理量为加热元件的功率。功率计具有第一电阻值及第一电压值。存储器单元存储感测元件的至少一目标值。数据处理单元将至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为至少一目标值减去至少一转换值，其中至少一差距值为第一热量差。控制单元依据至少一差距值设定至少一参数值，且驱动单元依据至少一参数值驱动该加热元件以调整加热元件所产生的热量。上述至少一参数值包括电压与时间。控制单元用以依据焦耳热方程式调整电压与时间。焦耳热方程式包括第一热量差、第一电阻值及第一电压值。
本发明再提出一种微机电装置，适于感测气体的浓度。微机电装置包括传感器以及集成电路芯片。传感器包括感测元件、加热元件以及至少一检测元件。感测元件包括气体感测层。加热元件用以加热感测元件，而至少一检测元件用以检测至少一物理量。至少一检测元件包括功率计。功率计电性串联加热元件。功率计以及加热元件分别与集成电路芯片电性连接，且功率计的电阻值小于加热元件的电阻值。功率计至加热元件的最短距离大于感测元件至加热元件的最短距离。
基于上述，由于本发明实施例的微机电装置中，驱动单元依据至少一检测元件所检测到的至少一物理量来驱动该加热元件以调整加热元件所产生的热量，进而使得加热元件可提供热量而使感测元件确实达到预定的操作温度。因此，微机电装置具有较高的感测准确度。除此之外，驱动单元还依据至少一目标值减去至少一转换值所得的至少一差距值来驱动该加热元件以调整加热元件所产生的热量，因此加热元件提供热量以使感测元件达到预定的操作温度的同时，加热元件所产生的热量可以精确地被控制。在无须以固定时间持续供应电能以驱动加热器的情况下，本发明实施例的微机电装置可以有效降低电能的消耗。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明第一实施例的微机电装置的剖面示意图。
图1B是本发明第一实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。
图2A是本发明第二实施例的微机电装置的剖面示意图。
图2B是本发明第二实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。
图3A是本发明第三实施例的微机电装置的剖面示意图。
图3B是本发明第三实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。
图4是本发明一实施例的多种气体感测方法的步骤流程图。
【符号说明】
100、200、300：微机电装置
110、210、310：传感器
112：感测元件
114：加热元件
116、216、316：检测元件
120、220、320：集成电路芯片
122：存储器单元
124、224、324：数据处理单元
124_1：感测数据处理单元
124_2：感测数据校正单元
124_3、124_6、224_3、324_3、324_6：模拟数字转换单元
124_4、324_1：功率数据处理单元
124_5、324_2：功率数据校正单元
126：控制单元
126_1：加热控制单元
126_2：比较单元
128：驱动单元
130：薄膜
130a：第一表面
130b：第二表面
140：基座
141：空洞
150：基板
160：接合层
224_1、324_4：温度数据处理单元
224_2、324_5：温度数据校正单元
316_1：功率计
316_2：温度计
d：距离
S410、S420、S430、S440、S440_1、S440_2、S440_3、S440_4、S450、S460、S470、S480：气体感测方法的步骤
具体实施方式
图1A是本发明第一实施例的微机电装置的剖面示意图。请参考图1A，在本实施例中，微机电装置100可应用于环境传感器，用以检测人类所处环境中的气体、或空气质量等环境特性。举例而言，微机电装置100适于感测气体的浓度、或是气体的相关特性。微机电装置100包括传感器110以及集成电路芯片120，而传感器110包括感测元件112、加热元件114以及至少一检测元件116。具体而言，本实施例的微机电装置100还包括薄膜130、基座140以及基板150。基座140以及集成电路芯片120藉由接合层160接合于基板150上，且基座140包括空洞141。另外，薄膜130配置于基座140上，且薄膜130例如是全面覆盖空洞141。在其他未绘示的实施例中，薄膜130也可为局部覆盖空洞，而暴露出部分的空洞，以减少经由薄膜散失的热量，本发明并不以此为限。在本实施例中，基座140可为由硅基材、其他半导体基材或玻璃基材制作而成，而薄膜130的材质可选自于氮化硅(silicon nitride；Si3N4)、二氧化硅(silicon oxide；SiO2)等适当的材质。
在本实施例中，薄膜130具有第一表面130a以及相对于第一表面130a的第二表面130b。薄膜130是以其中一部分的第二表面130b与基座140相连接，并以另一部分的第二表面130b覆盖空洞141。另外，加热元件114设置于薄膜130的第一表面130a上。在本实施例中，薄膜130可以例如是多层薄膜或是单层薄膜，本发明并不对薄膜的层数加以限制。另外，薄膜130可例如是通过微机电薄膜沉积工艺(MEMS Thin Film Deposition Processes)来加以制作。另外，加热元件114例如是加热线圈，其材质可例如为铂(Platinum，Pt)、钛(Titanium，Ti)或钨(Tungsten，W)等材质。藉由通入电流，加热元件114可以产生热量。
在本实施例中，感测元件112设置于加热元件114的上方，且加热元件114例如是设置于感测元件112与薄膜130之间。具体而言，微机电装置100例如是微机电气体感测装置，而感测元件112例如是气体感测层。感测元件112与加热元件114相接触，且加热元件114用以加热感测元件112。在本实施例中，感测元件112因所含的纳米触媒的种类不同而可感测不同气体。一般而言，感测元件112的电阻值会随着所吸附的目标气体的浓度变化而产生变化。因此，通过观察输入感测元件112的电流的变化，就可以换算出感测元件112的电阻值的变化而得知微机电装置100周围的目标气体的浓度变化。加热元件114可对感测元件112进行加热，并维持感测元件112的温度维持在一预设范围内。如此一来，当目标气体浓度变化时，感测元件112产生的电阻值也随之变化。在本实施例中，集成电路芯片120分别电性耦接感测元件112、加热元件114以及至少一检测元件116。至少一检测元件116用以检测至少一物理量。具体而言，至少一检测元件116例如是功率计，而至少一物理量为加热元件114的功率Ph。一般而言，功率计通过以下关系式来检测加热元件114的功率Ph：
Figure BDA0001230508800000061
其中，Vp表示当加热元件114加热时跨接功率计的电压值，其可经由测量得知。Rp为功率计的电阻值，为已知值，而V表示系统施加于功率计以及加热元件114的电压差，其为电源供应器的设定值，亦为已知值。在本实施例中，功率计例如是一电阻元件。功率计电性串联加热元件114，且功率计的电阻值小于加热元件114的电阻值。
在本实施例中，功率计(至少一检测元件116)配置于薄膜130的第一表面130a上，且此功率计至加热元件114的最短距离，例如是图1A绘示的距离d，大于感测元件112至加热元件114的最短距离。详细而言，此功率计设置于远离加热元件114的位置，但不限于设置在薄膜130上的特定位置。如此，功率计的电阻值，才不会受到高温的影响，以确保功率计的测量准确度。在一些实施例中，此功率计也可设置于微机电装置100的其他位置上，例如是基板150上。另外，在本实施例中为了能利用公式(1)来求得加热元件114的功率Ph，功率计(至少一检测元件116)需电性串联该加热元件114，且此功率计的电阻值Rp需小于加热元件114的电阻值Rh。
图1B是本发明第一实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。请同时参考图1A以及图1B，在本实施例中，集成电路芯片120包括彼此电性耦接的存储器单元122、数据处理单元124、控制单元126以及驱动单元128。存储器单元122用以存储感测元件112的至少一目标值，而至少一目标值例如是适于对感测元件112加热以进行浓度检测的目标气体的预定热量值。数据处理单元124用以将上述功率计(至少一检测元件116)检测的至少一物理量，例如是加热元件114的功率Ph，转换成至少一转换值例如是加热元件114产生的热量。
具体而言，数据处理单元124包括感测数据处理单元124_1、感测数据校正单元124_2、模拟数字转换单元124_3、功率数据处理单元124_4、功率数据校正单元124_5以及模拟数字转换单元124_6。感测元件112的电阻信号例如通过模拟数字转换单元124_3转换为数字信号后，通过感测数据校正单元124_2进行信号偏移的校正，接着传递至感测数据处理单元124_1以感测目标气体的浓度变化。此外，功率计检测的电信号(电压差)例如通过模拟数字转换单元124_6转换为数字信号后，通过功率数据校正单元124_5进行信号偏移的校正，接着传递至功率数据处理单元124_4。
在本实施例中，功率数据处理单元124_4例如是通过上述式(1)得出加热元件114的功率Ph。另外，功率数据处理单元124_4根据功率Ph以及加热元件114的加热时间t得出加热元件114的实际的输出热量值(至少一转换值)。具体而言，定义至少一差距值为至少一目标值减去至少一转换值。至少一差距值例如是预定热量值(目标值)减去加热元件114的实际的输出热量值(转换值)所得的第一热量差ΔQ1。
在本实施例中，控制单元126依据至少一差距值(第一热量差ΔQ1)设定至少一参数值，且驱动单元128依据至少一参数值驱动加热元件114以调整加热元件114所产生的热量。具体而言，控制单元126包括加热控制单元126_1以及比较单元126_2。比较单元126_2会接收功率数据处理单元124_4以及存储器单元122提供的信号，并判断加热元件114的实际的输出热量值是否到达预定热量值。倘若加热元件114的实际的输出热量值未到达预定热量值，则加热控制单元126_1控制驱动单元128以驱动加热元件114加热以补偿上述第一热量差ΔQ1。详细而言，当第一热量差ΔQ1(至少一差距值)大于0时，表示实际的输出热量值未到达预定热量值。此时，驱动单元128根据至少一参数值驱动加热元件114以增加加热元件114所产生的热量。另外，当第一热量差ΔQ1(至少一差距值)小于0时，表示实际的输出热量值超过预定热量值。此时，驱动单元128根据至少一参数值驱动加热元件114以减少加热元件114所产生的热量。
详细而言，控制单元126(例如是加热控制单元126_1)依据第一热量差ΔQ1设定至少一参数值。至少一参数值例如是包括电压V与时间t。控制单元126可用以依据焦耳热方程式调整电压V与时间t，此焦耳热方程式包括第一热量差ΔQ1、第一电阻值Rp(即功率计的电阻值Rp)及第一电压值Vp(即当加热元件114加热时跨接功率计的电压差Vp)。焦耳热方程式如下所示：
Figure BDA0001230508800000081
具体而言，微机电装置100可以设定出系统应施加于功率计以及加热元件114的电压差(电压V)和/或系统驱动加热元件114进行加热的加热时间t以满足上述热焦耳方程式(式(2))，藉以调整加热元件114所产生的热量，以弥补第一热量差ΔQ1。因此，加热元件114所产生的热量可以精确地被控制。
除此之外，存储器单元122也可以存储弥补第一热量差ΔQ1的的至少一数据(电压V与时间t中的至少一数据)。该电压V与时间t中的至少一数据是已经过实验验证后的优化数据，可使加热元件114精准地弥补第一热量差ΔQ1。而控制单元126可以直接根据所得第一热量差ΔQ1，直接采用优化的电压V与时间t的至少一数据，以快速地弥补第一热量差ΔQ1。具体而言，在无须以固定时间持续供应电能以驱动加热元件114的情况下，本发明第一实施例的微机电装置100可以有效降低电能的消耗。
图2A是本发明第二实施例的微机电装置的剖面示意图，而图2B是本发明第二实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。请先参考图2A，图2A实施例的微机电装置200类似于图1A实施例的微机电装置100，其差异如下所述。微机电装置200的传感器210包括至少一检测元件216，且至少一检测元件216例如是温度计。温度计(至少一检测元件216)设置于加热元件114与感测元件112之间。如此，加热元件114产生的热不会散失而温度计也可以精确检测感测元件112的温度。另外，请参考图2B，在本实施例中，集成电路芯片220的数据处理单元224除了包括感测数据处理单元124_1、感测数据校正单元124_2、模拟数字转换单元124_3外，亦包括温度数据处理单元224_1、温度数据校正单元224_2以及模拟数字转换单元224_3。温度计的电信号例如通过模拟数字转换单元224_3转换为数字信号后，通过温度数据校正单元224_2进行信号偏移的校正，接着传递至温度数据处理单元224_1。
在本实施例中，数据处理单元224用以将上述温度计(至少一检测元件216)提供的电信号转换成用以进行温度差ΔT计算的温度值(至少一转换值)。另外，定义温度差ΔT(至少一差距值)为预定温度(存储器单元所存储的至少一目标值)减去上述温度值(至少一转换值)。在本实施例中，控制单元126可用以依据温度差ΔT设定至少一参数值。至少一参数值包括电压V与时间t。具体而言，控制单元126可依据温度差ΔT所对应的至少一数据调整电压V与时间t。经实验优化的至少一数据存储于存储器单元122中。也就是说，微机电装置200可以采用实验得来的至少一数据来设定电压V与时间t以调整加热元件114所产生的热量，进而快速且精准地弥补温度差ΔT。具体而言，本发明第二实施例的微机电装置200的至少一检测元件216(温度计)可以检测感测元件112的温度。此外，微机电装置200根据所检测到的感测元件112的温度推算得到温度差ΔT，并根据温度差ΔT来调整加热元件114所产生的热量。如此，加热元件114可提供热量而使感测元件112确实达到预定的操作温度。因此，微机电装置200具有较高的感测准确度。除此之外，在无须以持续供应电能以驱动加热元件114的情况下，本发明第二实施例的微机电装置200可以有效降低电能的消耗。
图3A是本发明第三实施例的微机电装置的剖面示意图，而图3B是本发明第三实施例的传感器以及集成电路芯片的概要示意图。请先参考图3A，图3A实施例的微机电装置300类似于图1A实施例的微机电装置100，其差异如下所述。微机电装置300的传感器310包括至少一检测元件316。至少一检测元件316包括功率计316_1以及温度计316_2。功率计316_1用以检测加热元件114的功率，且温度计316_2用以检测感测元件112的温度。另外，功率计316_1的电阻值Rp小于加热元件114的电阻值Rh，以使功率计316_1能利用公式(1)来求得加热元件314的功率Ph。另外，在本实施例中，功率计316_1类似于图1A实施例的至少一检测元件116(功率计)，且温度计316_2类似于图2A实施例的至少一检测元件216(温度计)。另外，请参考图3B，在本实施例中，集成电路芯片320的数据处理单元324除了包括感测数据处理单元124_1、感测数据校正单元124_2、模拟数字转换单元124_3外，亦包括功率数据处理单元324_1、功率数据校正单元324_2以及模拟数字转换单元324_3、温度数据处理单元324_4、温度数据校正单元324_5以及模拟数字转换单元324_6。具体而言，功率计316_1的电信号例如通过模拟数字转换单元324_3转换为数字信号后，通过功率数据校正单元324_2进行信号偏移的校正，接着传递至功率数据处理单元324_1。另外，温度计316_2的电信号例如通过模拟数字转换单元324_6转换为数字信号后，通过温度数据校正单元324_5进行信号偏移的校正，接着传递至温度数据处理单元324_4。
在本实施例中，数据处理单元324用以将功率计316_1提供的电信号转换成功率值，进而求得加热元件114的实际的输出热量值。另外，以预定热量值减去加热元件114的实际的输出热量值而得到第一热量差ΔQ1。此外，数据处理单元324亦用以将温度计316_2提供的电信号转换成温度值。且微机电装置300可以根据存储器单元122所存储的温度值计算第二热量差ΔQ2。第二热量差ΔQ2可以通过下式进行定义：
ΔQ2＝m·s·Δt-----------(3)
其中，m是感测元件112的质量，s是感测元件112的比热，而Δt例如是温度计316_2测得的温度值与存储器单元122所存储的目标温度值的温度差。
在本实施例中，控制单元126依据至少一差距值(第一热量差ΔQ1以及第一热量差ΔQ2)设定至少一参数值。驱动单元128依据上述至少一参数值驱动加热元件114以调整加热元件114所产生的热量。具体而言，至少一参数值包括系统应施加于加热元件114的电压V与系统驱动加热元件114进行加热的加热时间t。也就是说，控制单元126可依据第一热量差ΔQ1及第二热量差ΔQ2调整上述电压V与上述时间t，藉以调整加热元件114所产生的热量。具体而言，本发明第三实施例的微机电装置300至少可以获致类似于本发明第一实施例以及第二实施例所述的技术效果。因此，微机电装置300具有较高的感测准确度，且可以有效降低电能的消耗。此外，由于微机电装置300可同时藉由温度计316_2测量感测元件112的温度以及藉由功率计316_1测量加热元件114的功率，以作为微机电装置300调整加热元件114所产生的热量以进行补偿的依据。因此，相较于第一实施例以及第二实施例而言，微机电装置300可以进行更为精准的热量补偿，并可以减少热量补偿的次数与时间，进而有效降低电能的消耗。
具体而言，上述第一实施例、第二实施例以及第三实施例所述的感测数据处理单元124_1、感测数据校正单元124_2、模拟数字转换单元124_3、124_6、224_3、324_3、324_6、功率数据处理单元124_4、324_1、功率数据校正单元124_5、324_2、温度数据处理单元224_1、324_4、温度数据校正单元224_2、324_5、加热控制单元126_1、比较单元126_2以及驱动单元128等构件可以例如是通过具备运算能力的硬件(例如芯片组、处理器等)来实施。举例而言，上述构件可通过中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可编程的微处理器(Microprocessor)、特殊应用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits，ASIC)或其他类似装置来实施，本发明并不以此为限。
除此之外，上述第一实施例、第二实施例以及第三实施例所述的存储器单元122可例如是内嵌式存储单元或外接式存储单元。内部存储单元可为随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、快闪存储器(Flash memory)、磁盘存储装置(Magnetic disk storage device)等。外部存储单元可为小型快闪(CompactFlash，CF)存储卡、安全数字(Secure Digital，SD)存储卡、微安全数字(Micro SD)存储卡、存储棒(Memory Stick，MS)等，本发明亦不以此为限。
图4是本发明一实施例的多种气体感测方法的步骤流程图。请参考图4，在本实施例中，所述气体感测方法至少可以应用于图2A实施例的微机电装置200。所述气体感测方法如下步骤。在步骤S410中，进行微机电装置的初始化。接着，在步骤S420中，根据存储在存储器单元中的温度设定来提供电压至加热控制单元，以驱动加热元件对感测元件进行加热。需注意的是，步骤S420中的电压值是预设的且储存在存储器单元之中。之后，在步骤S430中，接收温度数据处理单元的输出，以接收例如是感测元件的温度值。接着，在步骤S440中，比较感测元件的温度值是否到达目标值(即预定温度)。若尚未到达目标值，则在步骤S440_1中，判断感测元件的温度值是否超过目标值。具体而言，当预定温度(目标值)减去上述温度值所得的温度差(至少一差距值)大于0时，表示感测元件的温度值并未超过目标值，且表示感测元件的温度值小于目标值。此时，在步骤S440_2中，增加提供至加热控制单元的电压值，以增加加热元件所产生的热量。另外，当上述温度差(至少一差距值)小于0时，表示感测元件的温度值超过目标值，且表示感测元件的温度值大于目标值。此时，在步骤S440_3中，减少提供至加热控制单元的电压值，以减少加热元件所产生的热量。上述提供至加热控制单元的电压值的增加量或提供至加热控制单元的电压值的减少量是依据差距值(目标值减去感测元件的温度值所得的温度差)所对应的实验数据而求得的。这些对应的实验数据在微机电装置的初始化之前，已存储于存储器中。接着，在步骤S440_4中，加热控制单元调整电压值以及提供更新的电压值。在步骤S420中，再次提供更新的电压值至加热控制单元以驱动加热元件加热感测元件。需注意的是，步骤S420中的电压值是更新的电压值。
另外，在步骤S440中，倘若感测元件的温度值到达目标值，则在步骤S450中等待预定时间之后，在步骤S460测量气体感测层(感测元件)的电阻值，以例如是进行目标气体的浓度感测。之后，在步骤S470中，确认是否完成所有目标气体的测量。倘若尚未完成所有目标气体的测量，则重复进行步骤S420至步骤S460以对各个目标气体进行测量。倘若已完成所有目标气体的测量，则进行步骤S480，关闭加热元件。具体而言，本发明的实施例的气体感测方法可以由图1A至图3B的实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，本发明实施例的微机电装置中，驱动单元依据至少一检测元件所检测到的至少一物理量来提供更新的电压以驱动加热元件，藉以调整加热元件所产生的热量。因此，加热元件可提供精确的热量而使感测元件快速且确实达到预定的操作温度。因此，微机电装置具有较高的感测准确度。除此之外，驱动单元还依据至少一目标值减去至少一转换值所得的至少一差距值来提供更新的电压。藉此更新的电压，可驱动加热元件以调整加热元件所产生的热量。因此，加热元件提供热量以使感测元件达到预定的操作温度的同时，加热元件所产生的热量可以精确地被控制。在无须以固定时间持续供应电能以驱动加热器的情况下，本发明实施例的微机电装置可以有效降低电能的消耗。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (19)

1.一种微机电装置，其特征在于，包括：
传感器，包括：
感测元件；
加热元件，用以加热该感测元件；以及
至少一检测元件，用以检测至少一物理量；以及
集成电路芯片，包括：
存储器单元，存储该感测元件的至少一目标值；
数据处理单元，其中该数据处理单元将该至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为该至少一目标值减去该至少一转换值；
控制单元，依据该至少一差距值设定至少一参数值；以及
驱动单元，依据该至少一参数值驱动该加热元件以调整该加热元件所产生的热量。
2.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一检测元件为功率计，且该至少一物理量为该加热元件的功率。
3.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一检测元件为温度计，且该至少一物理量为该感测元件的温度。
4.如权利要求1所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一检测元件包括功率计以及温度计，该功率计用以检测该加热元件的功率，且该温度计用以检测该感测元件的温度。
5.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一差距值为第一热量差。
6.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，其中该功率计至该加热元件的最短距离大于该感测元件至该加热元件的最短距离。
7.如权利要求2所述的微机电装置，其特征在于，其中该功率计电性串联该加热元件，且该功率计的电阻值小于该加热元件的电阻值。
8.如权利要求5所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一参数值包括电压与时间，该控制单元用以依据焦耳热方程式调整该电压与该时间，且该焦耳热方程式包括该第一热量差、第一电阻值及第一电压值。
9.如权利要求8所述的微机电装置，其特征在于，其中该电压与该时间满足下列方程式：
Figure FDA0002473414460000021
其中，ΔQ1为该第一热量差，V为该电压，Rp为该第一电阻值，Vp为当该加热元件加热时跨接该功率计的该第一电压值，且t为该时间。
10.如权利要求3所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一差距值为温度差。
11.如权利要求3所述的微机电装置，其特征在于，其中该温度计设置于该加热元件与该感测元件之间。
12.如权利要求10所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一参数值包括电压与时间，该控制单元用以依据该温度差所对应的至少一数据调整该电压与该时间，且该至少一数据存储于该存储器单元中。
13.如权利要求4所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一差距值包括第一热量差以及第二热量差。
14.如权利要求4所述的微机电装置，其特征在于，其中该功率计电性串联该加热元件，且该功率计的电阻值小于该加热元件的电阻值。
15.如权利要求13所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一参数值包括电压与时间，该控制单元用以依据该第一热量差以及该第二热量差调整该电压与该时间。
16.一种微机电装置，其特征在于，包括：
传感器，包括：
感测元件；
加热元件，用以加热该感测元件；以及
至少一检测元件，用以检测至少一物理量；以及
集成电路芯片，包括：
存储器单元，存储该感测元件的至少一目标值；
数据处理单元，其中该数据处理单元将该至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为该至少一目标值减去该至少一转换值；
控制单元，依据该至少一差距值设定至少一参数值；以及
驱动单元，依据该至少一参数值驱动该加热元件以调整该加热元件所产生的热量，其中当该至少一差距值大于0时，该驱动单元根据该至少一参数值增加该加热元件所产生的该热量，当该至少一差距值小于0时，该驱动单元根据该至少一参数值减少该加热元件所产生的该热量，其中该至少一参数值包括电压与时间，该控制单元用以依据焦耳热方程式调整该电压与该时间，该焦耳热方程式包括第一热量差、第一电阻值以及第一电压值。
17.如权利要求16所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一检测元件为功率计，且该至少一物理量为该加热元件的功率。
18.如权利要求17所述的微机电装置，其特征在于，其中该至少一差距值为该第一热量差，该功率计具有该第一电阻值以及该第一电压值，该电压与该时间满足下列方程式：
Figure FDA0002473414460000031
其中，ΔQ1为该第一热量差，V为该电压，Rp为该第一电阻值，Vp为当该加热元件加热时跨接该功率计的该第一电压值，且t为该时间。
19.一种微机电装置，其特征在于，适于感测气体的浓度，该微机电装置包括：
传感器，包括：
感测元件，为气体感测层；
加热元件，用以加热该感测元件；以及
至少一检测元件，用以检测至少一物理量，其中该至少一检测元件为功率计，该至少一物理量为该加热元件的功率，该功率计具有第一电阻值以及第一电压值，且该第一电压值定义为当该加热元件加热时跨接该功率计的电压值；以及
集成电路芯片，包括：
存储器单元，存储该感测元件的至少一目标值；
数据处理单元，其中该数据处理单元将该至少一物理量转换成至少一转换值，并定义至少一差距值为该至少一目标值减去该至少一转换值，其中该至少一差距值为第一热量差；
控制单元，依据该至少一差距值设定至少一参数值；以及
驱动单元，依据该至少一参数值驱动该加热元件以调整该加热元件所产生的热量，其中该至少一参数值包括电压与时间，该控制单元用以依据焦耳热方程式调整该电压与该时间，该焦耳热方程式包括该第一热量差、该第一电阻值以及该第一电压值。
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