CN109564180A - 环境传感器系统 - Google Patents
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Abstract
我们在此公开了一种环境传感器系统，其包括环境传感器，该环境传感器包括第一加热器和第二加热器，其中，与所述第二加热器相比，所述第一加热器配置成消耗更低的功率。该系统还包括与环境传感器连接的控制器。所述控制器被配置为检测是否存在目标环境参数的测量值。所述控制器被配置为基于所述目标环境参数的测量值的存在和/或结果来接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境传感器系统，特别是但不排他地，本发明涉及气体传感装置和用于操作气体传感装置的方法。
背景技术
已知基于电阻气体传感、量热气体传感或基于非色散红外(NDIR)的气体传感来制造气体传感器。这些传感器中的每一个都需要加热器。
在电阻式气体传感器中，加热器将传感材料加热到高温，在该高温下，材料的电阻在存在气体时发生变化。在量热传感器中，加热器加热催化剂，并且在目标气体存在下装置的温度升高。在NDIR传感器中，加热器用于提供由IR检测器检测的红外辐射。IR检测器检测发射器和检测器之间的路径中的目标气体吸收了多少辐射，以确定气体浓度。
使用的加热器可以是大容量装置，例如细丝线，或者在NDIR传感器的情况下使用的加热器可以是微型灯泡。或者，它可以在半导体芯片上制造，例如作为微型加热板，其中加热器嵌入由半导体衬底支撑的介电膜内。
这些传感器的最大功耗来源是加热器的使用。已经采用不同的方法来降低功耗。使用的一种方法是提供操作传感器的低功率和高功率模式。当测量结果表明气体浓度低时，传感器以低功率模式运行，而当结果表明存在或高浓度气体时，传感器以高功率模式运行(US5255556以及EP2762881)。不同模式的示例是改变测量频率，例如在高功率模式期间执行高频率测量，并且在低功率模式期间执行低频率测量。测量脉冲宽度的变化也可以实现该目的。
发明内容
在本发明中，我们公开了另一种方法，用于改进对操作气体传感器的控制，以在具有低功耗的同时实现良好的灵敏度。在每种传感器类型中，所用加热器的尺寸和操作都很重要。如果使用大型加热器，则传感器的功耗相对较高。但是，如果加热器很小，那么传感器的灵敏度通常很低。
我们公开了一种操作气体传感器的方法，其中：所述气体传感器包括至少两个不同尺寸的加热器；并且根据获得的气体传感测量值，确定打开哪个加热器或加热器组合。
根据本发明的一个方面，提供了一种环境传感器系统，包括：
环境传感器，包括至少第一加热器和第二加热器，其中，与所述第二加热器相比，所述第一加热器配置成消耗更低的功率；
与所述环境传感器连接的控制器，
其中，所述控制器被配置为基于预定技术接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
所述控制器可以被配置为应用预定技术以检测是否存在目标环境参数的测量值，并且其中所述控制器被配置为基于所述目标环境参数的测量值的存在和/或结果接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
所述控制器可以被配置为应用所述预定技术以根据基于时间的事件或基于所述传感器系统中的功率变化检测来接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
与所述第二加热器相比，所述第一加热器可具有更小的尺寸。所述控制器可以被配置为检测是否不存在所述目标环境参数的测量值。所述控制器可以配置为接通所述第一加热器。应当理解，本发明不仅限于两个加热器，两个以上任何数量的加热器都可以。技术人员将理解，当包含两个以上的加热器时，每个加热器将具有不同的功耗水平。
所述控制器可以被配置为分析所述测量值，并且如果所述测量值超过预定阈值限制，则所述控制器被配置为接通所述第二加热器。
如果所述测量值超过所述预定阈值限制，则控制器可以被配置为接通所述第一加热器和所述第二加热器。
所述控制器可以配置为：
存储一组测量值；
从该组测量值分析预定数量的最近测量值；和
基于所述预定数量的最近测量值的分析结果确定要接通所述第一加热器和所述第二加热器中的哪一者。
如果控制器根据所述分析结果确定没有测量值或所述测量值小于预定阈值限制，则所述控制器可以配置为接通所述第一加热器。
如果所述控制器根据所述分析结果确定所述测量值大于所述预定阈值限制，则所述控制器可以配置为接通所述第二加热器或所述第一加热器和所述第二加热器两者。
所述环境传感器可包括：
包括蚀刻部分的衬底；
所述衬底上的介电区域，所述介电区域的形成使得在所述蚀刻部分附近形成介电膜；
其中，所述第一加热器和所述第二加热器形成在所述介电膜中或所述介电膜上。
所述环境传感器可包括：
包括第一蚀刻部分和第二蚀刻部分的衬底；
所述衬底上的介电区域，所述介电区域的形成使得在所述第一蚀刻部分附近形成第一介电膜，以及在所述第二蚀刻部分附近形成第二介电膜；
其中，所述第一加热器形成在所述第一介电膜中或所述第一介电膜上，所述第二加热器形成在所述第二介电膜中或所述第二介电膜上。
所述环境传感器可以是湿度传感器。
所述第一加热器和所述第二加热器可以以下列配置中的一种或多种形成：
彼此同心；
彼此堆叠；和
彼此横向间隔开。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制环境传感器的方法，所述传感器至少包括第一加热器和第二加热器，其中所述第一加热器与所述第二加热器相比消耗较低的功率，所述方法包括：基于预定技术接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
所述方法还可以包括：检测是否存在目标环境参数的测量值，以及基于所述目标环境参数的测量值的存在和/或结果来接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
在本发明的一个实施例中，所述环境传感器是气体传感器并且包括两个加热器：大型加热器(第二加热器)和小型加热器(第一加热器)。所述气体传感器可以是电阻式气体传感器、量热气体传感器或NDIR传感器。通常在这种传感器中，大型加热器消耗更多功率，但是也具有更好的灵敏度，因为它加热更大的感测区域。这种传感器可以通常仅打开小型加热器以节省电力，但是当其检测到目标气体的存在时切换到大型加热器(或接通两个加热器)。另外，与较大的加热器相比，较小的加热器可能具有更长的寿命以及提高的可靠性，并且由于该加热器运行更长时间，因此预期整个系统具有改进的可靠性而不损害灵敏度。
所述方法可以用各种方式实现。例如，一个简单的方法可能是，如果最后一个测量值表明存在目标气体或目标气体浓度相对较高，那么大型加热器应该运行，但如果最后一个测量值表明不存在目标气体或目标气体浓度相对较低，则只有小型加热器应该运行。更复杂的方法可以查看最后几个测量读数(例如5或10个读数)，以确定应该打开哪个加热器。甚至更复杂的方法可以查看更长的时间的测量读数来做出决定。这种复杂的方法还可以考虑湿度和环境温度水平以及检测到的气体水平。或者，加热器之间的切换可以是预先确定的，而不是基于结果，以便提供对气体和环境干扰(如温度和湿度)的潜在区分。在两个以上不同尺寸的加热器的情况下，可以使用各种方法来基于先前测量的结果确定需要打开哪个或哪些加热器。
这种传感器的一个例子是电阻式气体传感器。传感器可以由大型和小型加热器组成，两者均涂有传感材料，其电阻和/或电容在目标气体存在下发生变化。还存在用于测量所述传感材料的电阻和/或电容的电极。较大的加热器可以加热更大量和更大表面积的传感材料，从而提高其灵敏度和准确度。传感材料可以是金属氧化物，例如氧化锡、氧化钨、氧化锌和氧化钼。传感材料也可以是聚合物或纳米材料，例如碳纳米管、石墨烯或金属氧化物纳米线。此外，传感材料也可以掺杂或与不同材料或金属混合，例如钯或铂。由加热器加热的传感材料可以在所有加热器上相同，或者可以是不同的。所述传感器也可以是电阻式湿度传感器。
或者，传感器可以是量热气体传感器。在这种情况下，加热器涂有催化剂，该催化剂在目标气体存在下引起加热器温度的小幅增加。较大的加热器可以加热更大量的催化剂，从而提高其灵敏度。催化剂可以是金属，例如钯或铂。由加热器加热的催化剂可以在所有加热器上相同，或者可以是不同的。
作为另一选择，传感器可以是非色散红外(NDIR)传感器，其中加热器用作红外(IR)源。传感器包括在两端具有IR源和IR检测器的光路。目标气体对特定波长的IR的吸收可以由检测器检测(使用滤波器限制到达检测器的波长)以确定气体的存在或浓度。较大的加热器意味着发射较高量的IR辐射，产生较高的信噪比，因此具有较高的灵敏度。使用的IR检测器可以是二极管、辐射热测量计、高温探测器或热电堆。
加热器可以在半导体衬底上制造为微型加热板结构。这包括嵌入由半导体衬底支撑的介电膜内的加热器。不同尺寸的加热器可以在同一膜上，或在单独的膜上，或二者组合。此外，不同尺寸的加热器可以限定在一个或多个膜内的相同层上或一个或多个膜内的不同层上。在不同尺寸的加热器位于单独的膜上的情况下，膜也可以具有不同的尺寸。例如，较小的加热器可以在较小的膜上实现，而较大的加热器可以在较大的膜上实现。
还可以在膜内嵌入温度传感器以测量加热器温度。该传感器可以是二极管或由单晶硅、多晶硅或兼容CMOS金属(例如铝、钨、钛、铜)，或非CMOS金属(例如金或铂)制成的电阻式传感器。
在电阻式气体传感器的情况下，在膜的上方或下方可以存在传感材料沉积的电极。在同一膜上的不同尺寸的加热器的情况下，可以存在单组电极，或者一组大电极和小电极，其根据大型加热器或小型加热器是否正在工作而被激活。电极可以相互交叉，或者几个电极可以并排。电极可以布置成圆形或矩形配置。
在量热气体传感器的情况下，催化材料可以沉积在膜上方或下方的加热器区域内。在这种情况下不需要电极。
加热器可以是金属电阻加热器，或者可以是MOSFET加热器，或者可以是单晶硅加热器或多晶硅加热器。加热器可以由诸如钨、铝钛、铜或这些金属的组合的CMOS金属制成。或者，它可以由非CMOS金属制成，例如铂或金。类似地，在电阻式加热器的情况下，电极可以由任何金属制成，例如钨、铝、钛、铜、铂或金。在加热器或电极金属中还可以有附加层以改善与介电膜的粘附性。加热器可以是圆形或矩形，以及可以是任何形状，例如曲折、螺旋、环或多环。加热器可以由相同的材料和层形成，或者可以由不同的材料和/或层形成。
膜可以由一种或多种介电材料制成，例如二氧化硅、氮化硅和/或氧化铝或这些材料的组合。膜还可以具有嵌入膜内的温度传感器。这可以是二极管、电阻加热器或热电堆。膜还可以具有嵌入其中的散热板-其是加热器区域内的金属板，以改善加热器的温度均匀性。膜可以是任何形状，例如圆形、正方形、矩形或具有圆角的矩形。
可以通过支撑衬底的大部分正面或背面蚀刻来形成膜。膜可以是悬浮膜，由两个或更多个梁支撑。膜也可以是“封闭的膜”，沿着其整个周边由衬底支撑。膜沟槽可以具有倾斜的侧壁-使用各向异性湿法蚀刻方法形成，例如氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)。膜还可以具有垂直或接近垂直的侧壁，通过干法蚀刻形成，例如深反应离子蚀刻(DRIE)。
也可以有这种传感器的阵列。传感器可以全部在一个芯片上，也可以是分开的。阵列中的每个传感器可以具有不同的传感材料，并且可以具有一组不同尺寸的加热器。在这样的阵列中，可以基于该传感器的测量结果来决定为每个传感器选择加热器。或者，可以基于整个阵列的先前测量对整个阵列进行集体决策。这可以为整个阵列提供相同的操作条件(例如，所有传感器都操作大型加热器，或者全部操作小型加热器)。或者，它可以为每个传感器提供不同的操作条件，例如一些传感器可以操作大型加热器，或者一些操作小型加热器。可以为阵列设置许多这样的配置模式。
加热器可以在DC或脉冲模式下操作，例如PWM(脉冲宽度调制)模式或频率调制模式。加热器操作也可以由不同温度下的一系列脉冲组成。除了加热器之间的切换之外，还可以使用智能算法来改变施加到加热器的电流或电压的脉冲频率、占空比或幅度，或加热器的温度，以改变传感器的功耗或灵敏度。
或者，由于不同的热质量，两个或更多个加热器也可用于产生不同的热恒定时间。当在AC动态模式下操作时，可以选择性地检测具有不同化学反应时间的不同种类的气体。以这种方式，两个加热器可用于改善装置的选择性。
例如，电阻式气体传感器可以用在需要区分可能存在的两种气体之一的环境中。气体可以使得它们都与传感材料反应，但是以不同的反应速率反应。大多数情况下，小型加热器通常在AC模式或脉冲模式下运行。在此操作期间，当加热器根据脉冲打开或关闭时，气体可以吸收和解吸。这将改变传感材料的电阻，并且该电阻相对于时间的变化将是加热器尺寸以及气体的模式特征。
当检测到气体存在时，传感器切换到使用较大的加热器。较大的加热器具有较大的热质量和较慢的热响应时间。因此，与较小的加热器相比，电阻相对于时间的变化将是不同的模式。加热器之间的这些不同模式将允许区分两种气体，以及两种气体存在的情况下的比率。
该方法可以扩展到两种以上的气体，并且具有两个以上的加热器。此外，一旦较大的加热器(第二加热器)工作，传感器可偶尔切换到较小的加热器(第一加热器)以获得两个加热器的特征响应曲线。
气体传感器或气体传感器阵列可以连接到同一芯片，或者同一封装内的单独芯片上的接口电路。
需要控制哪个或哪些加热器的决定可以由相同芯片，或相同封装或相同PCB上的电路来实现。该决定还可以由处于远程位置的微控制器、微处理器或处理单元来决定。
气体传感器可以是便携式电子设备，例如电话、平板电脑、笔记本电脑或手表的一部分。气体传感器还可以用于建筑物或其他消费者设备中的空气质量监测应用。
附图说明
图1示出了具有两个微型加热板的电阻式气体传感器的示意性横截面，一个微型加热板具有大型加热器，另一个具有小型加热器。
图2示出了具有两个微型加热板的量热气体传感器的示意性横截面，一个微型加热板具有大型加热器，另一个具有小型加热器。
图3示出了具有两个微型加热板的量热气体传感器的顶视图，一个微型加热板具有大型加热器，另一个具有小型加热器。
图4示出了具有两个微型加热板的电阻式气体传感器的顶视图，一个微型加热板具有大型加热器，另一个具有小型加热器。
图5示出了量热气体传感器的顶视图，其中两个加热板具有不同的加热器和膜尺寸。
图6-8示出了用于量热气体传感的加热板的顶视图，其中在同一膜上有大型加热器和小型加热器。
图9示出了用于电阻式气体传感的加热板的顶视图，其中在同一膜上有大型加热器和小型加热器。
图10示出了电极的俯视图，用于在同一膜上具有大型加热器和小型加热器的加热板。
图11和12示出了根据气体感测结果操作大型加热器和小型加热器的示例流程图。
图13-15示出了在同一膜中具有两个加热器的不同设计的气体传感器的示意性横截面。
图16示出了电阻式气体传感器的不同电极设计。
图17示出了环境传感器和与传感器连接的控制器的示意框图。
具体实施方式
图1示出了包括支撑在硅衬底1上的两个微型加热板的电阻式气体传感器的示意性横截面。一个微型加热板具有嵌入膜内的大型加热器2(第二加热器)和膜顶部的电极7。传感材料9沉积在电极7的顶部。另一个微型加热板具有嵌入膜内的小型加热器4(第一加热器)和膜顶部的电极8。传感材料10沉积在电极8的顶部上。
当不存在气体时，小型加热器4将被通电，并且将测量传感材料10的电阻。如果材料10的测量电阻表明存在气体，则代之以加热器2通电并测量传感材料9的电阻。
图2示出了包括两个微型加热板的量热气体传感器的示意性横截面。一个加热板具有嵌入膜内的大型加热器2，以及位于膜顶部的催化剂11。另一个加热板具有嵌入膜内的小型加热器4，以及位于膜顶部的催化剂12。
图3示出了包括两个微型加热板的量热气体传感器的顶视图。每个加热板包括加热器和膜13。加热器和膜显示为圆形，但是它们也可以是正方形、矩形或具有圆角的矩形。加热器可以是任何形状，例如曲折、螺旋、环或多环。
图4示出了包括两个微型加热板的电阻式气体传感器的顶视图。每个加热板包括膜、嵌入膜内的加热器，以及膜顶部的电极。电极显示为相互交叉的，但它们可以具有许多不同的形状，包括并排的电极。
图5示出了包括两个微型加热板的量热气体传感器的顶视图。每个加热板包括加热器和膜。在这种情况下，膜的尺寸以及加热器也是不同的。其中一个加热板包括嵌入小膜16内的小型加热器4，而另一个加热板包括嵌入大膜15内的较大加热器2。
图6示出了用于量热气体传感器的微型加热板的顶视图，其中在同一膜13上具有两个加热器。一个大型加热器2，另一个小型加热器4。该装置可以具有沉积在膜上的催化剂。当不存在气体时，可以操作小型加热器4(第一加热器)。当检测到气体存在时，可以仅操作大型加热器2(第二加热器)，或者可以操作大型加热器2和小型加热器4。
图7示出了用于量热气体传感器的微型加热板的顶视图，其中两个加热器位于同一膜上，具有不同尺寸的加热器。大的外部加热器2包括两个平行的加热器。
图8示出了用于量热气体传感器的微型加热板的顶视图，其中三个加热器位于同一膜上，具有不同的加热器设计。内部加热器4是最小的，较大的环形加热器2在外部，并且还存在更大的加热器14(形成于不同的层上)。
应当注意，在操作较大加热器期间，也可以操作较小的加热器以改善加热器区域内的温度均匀性。或者，较大的加热器可以与较小的加热器位于不同的层上，从而允许制造更复杂的设计，而不仅仅是环。除此之外，加热器和加热器设计的许多数量和组合也是可能的。
图9示出了用于电阻式气体传感器的微型加热板的顶视图，其中两个加热器位于同一膜上。该设计与图5中的相同，但在膜的顶部添加了电极7以测量传感材料的电阻和/或电容。对于大型加热器和小型加热器两者只有一组电极7，可用于所有三种加热器操作配置：(1)接通小型加热器4，(2)接通大型加热器2，(3)或接通小型加热器4和大型加热器2两者。
图10示出了加热器电极的示例设计，其中电极可以被配置为测量整个传感材料的电阻，或者仅测量加热器区域内的传感材料的电阻。
图11示出了用于控制具有大型加热器和小型加热器的气体传感器的示例算法的流程图。气体传感器执行测量操作，并且根据系统，如果测量到气体存在或高于某一浓度阈值，则大型加热器通电，然后执行下一次测量。否则小型加热器通电(大型加热器关闭)，然后执行下一次测量。
图12示出了用于控制具有大型加热器和小型加热器的气体传感器的示例算法的流程图。气体传感器执行测量操作，并存储所测量的值。然后，它分析最后几次测量(数量可以在软件中定义)的存储值，以确定是否应该接通大型或小型加热器。根据该决定，对大型或小型加热器通电，然后执行下一次测量。
图13示出了具有微型加热板的气体传感器的示意性横截面，其中在同一膜内存在大型加热器和小型加热器。在这种情况下，膜腔具有倾斜的侧壁。这可以通过湿法各向异性蚀刻产生，例如使用氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)。
图14示出了具有微型加热板的气体传感器的示意性横截面，其中在同一膜内存在大型加热器和小型加热器。在这种情况下，膜是悬浮膜，并且仅由两个或更多个梁支撑，通常借助正面蚀刻工艺形成。
图15示出了具有微型加热板的气体传感器的示意性横截面，其中在同一膜内存在大型加热器和小型加热器，每个加热器位于单独的层上。
图16示出了膜顶部的电极的不同设计，其用于测量电阻气体传感器中的传感材料的电阻和/或电容。
图17示出了环境传感器1701和与传感器连接的控制器1702的示意框图。控制器1702可以与传感器1701集成，或者控制器1702可以是与传感器1701连接的分立器件。
技术人员将理解，在前面的描述和所附权利要求中，参考半导体器件的概念图示，例如示出标准横截面透视图和附图中所示的那些图示来描述诸如“上方”，“下方”，“前方”，“后方”，“垂直”，“下方”之类的位置术语。这些术语的用途是便于参考，但不是限制性的。因此，这些术语应理解为指的是当处于如附图所示的取向时的半导体器件。
尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本发明，但是应该理解，这些实施例仅是说明性的，并且权利要求不限于那些实施例。鉴于本公开内容，本领域技术人员将能够进行修改和替换，这些修改和替换被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或说明的每个特征可以结合在本发明中，无论是单独的还是与本文公开或说明的任何其他特征的任何适当组合。
Claims (35)
1.一种环境传感器系统，包括：
环境传感器，包括至少第一加热器和第二加热器，其中，与所述第二加热器相比，所述第一加热器配置成消耗更低的功率；
与所述环境传感器连接的控制器，
其中，所述控制器被配置为基于预定技术接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为应用所述预定技术以检测是否存在目标环境参数的测量值，并且其中所述控制器被配置为基于所述目标环境参数的测量值的存在和/或结果接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为应用所述预定技术以根据基于时间的事件或根据所述传感器系统中的功率变化检测来接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
4.根据任一前述权利要求所述的传感器系统，其中与所述第二加热器相比，所述第一加热器具有更小的尺寸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为检测是否不存在所述目标环境参数的测量值。
6.根据权利要求5所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为接通所述第一加热器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为分析所述测量值，并且如果所述测量值超过预定阈值限制，则所述控制器被配置为接通所述第二加热器。
8.根据权利要求7所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为如果所述测量值超过所述预定阈值限制，则接通所述第一加热器和所述第二加热器。
9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为：
存储一组测量值；
从该组测量值分析预定数量的最近测量值；和
基于所述预定数量的最近测量值的分析结果确定要接通所述第一加热器和所述第二加热器中的哪一个。
10.根据权利要求9所述的传感器系统，其中如果控制器根据所分析的结果确定没有测量值或所述测量值小于预定阈值限制，则所述控制器被配置为接通所述第一加热器。
11.根据权利要求9或10所述的传感器系统，其中如果所述控制器根据所分析的结果确定所述测量值大于所述预定阈值限制，则所述控制器被配置为接通所述第二加热器或所述第一加热器和所述第二加热器两者。
12.根据任一前述权利要求所述的传感器系统，其中所述环境传感器包括：
包括蚀刻部分的衬底；
所述衬底上的介电区域，所述介电区域的形成使得在所述蚀刻部分附近形成介电膜；
其中，所述第一加热器和所述第二加热器形成在所述介电膜中或所述介电膜上。
13.根据任一前述权利要求所述的传感器系统，其中所述环境传感器包括：
包括第一蚀刻部分和第二蚀刻部分的衬底；
所述衬底上的介电区域，所述介电区域的形成使得在所述第一蚀刻部分附近形成第一介电膜，在所述第二蚀刻部分附近形成第二介电膜；
其中，所述第一加热器形成在所述第一介电膜中或所述第一介电膜上，所述第二加热器形成在所述第二介电膜中或所述第二介电膜上。
14.根据权利要求12或13所述的传感器系统，其中所述介电膜由以下任何一种形成：
使用深反应离子蚀刻(DRIE)对所述衬底进行背面蚀刻，和
使用各向异性蚀刻，例如氢氧化钾(KOH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的传感器系统，其中所述介电膜包括：
包含二氧化硅和/或氮化硅的一个或多个介电层；
玻璃上的一个或多个旋转层；和
所述一个或多个介电层上的钝化层。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器还包括：
所述介电膜一侧的传感材料；以及
所述传感材料和所述介电膜之间的电极。
17.根据权利要求16所述的传感器系统，其中所述传感器是电阻式气体传感器。
18.根据权利要求12至16中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器是量热气体传感器，其中催化剂材料被提供，所述催化剂材料被配置为当存在目标气体时增加加热器温度。
19.根据权利要求1至16中任一项所述的传感器系统，其中所述传感器是非色散红外(NDIR)传感器，其中所述第一加热器和所述第二加热器被配置为作为红外(IR)源操作。
20.根据权利要求1至16中任一项所述的传感器系统，其中所述环境传感器是湿度传感器。
21.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中所述第一加热器和所述第二加热器被配置为以下列模式中的一个或多个模式操作：
直流(DC)模式；
包括脉冲宽度调制(PWM)模式的脉冲模式。
22.根据权利要求21所述的传感器系统，其中所述加热器配置成使用不同温度下的一系列脉冲进行操作。
23.根据权利要求21或22所述的传感器系统，其中所述控制器被配置为：
改变脉冲频率；
改变施加到所述加热器的电压的占空比或幅度；和
改变所述加热器的所述温度。
24.根据权利要求1至20中任一项所述的传感器系统，其中所述第一加热器和所述第二加热器被配置为以交流电(AC)模式或动态模式操作。
25.根据权利要求24所述的传感器系统，其中所述控制器配置成检测具有不同化学反应速率的不同种类的气体。
26.根据权利要求25所述的传感器系统，其中所述控制器配置成操作所述加热器，使得通过分析所述化学反应速率来区分两种不同的气体。
27.根据权利要求12至26中任一项所述的传感器系统，其中所述第一加热器和所述第二加热器以下列配置中的一个或多个形成：
彼此同心；
彼此堆叠；和
彼此横向间隔开。
28.一种用于控制环境传感器的方法，所述传感器至少包括第一加热器和第二加热器，其中与所述第二加热器相比，所述第一加热器消耗更低的功率；
所述方法包括：
基于预定技术接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：
检测是否存在目标环境参数的测量值；以及
基于所述目标环境参数的测量值的所述存在和/或结果来接通所述第一加热器和所述第二加热器中的至少一者。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括检测是否不存在所述目标环境参数的测量值；以及接通所述第一加热器。
31.根据权利要求29或30所述的方法，还包括分析所述测量值，并且如果所述测量值超过预定阈值限制，则接通所述第二加热器。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括接通所述第一加热器和所述第二加热器两者。
33.根据权利要求29所述的方法，还包括：
存储一组测量值；
从该组测量值分析预定数量的最近测量值；和
基于所分析的所述最近测量值的结果确定要接通所述第一加热器和所述第二加热器中的哪一个。
34.根据权利要求33所述的方法，还包括：如果根据所分析的结果确定没有测量值或所述测量值小于预定阈值限制，则接通所述第一加热器。
35.根据权利要求33或34所述的方法，还包括：如果根据所分析的结果确定所述测量值大于预定阈值限制，则接通所述第二加热器或所述第一加热器和所述第二加热器两者。
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