CN111323452B - 热阻气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热阻气体传感器(1)，其具有两个相同的扁平格栅(6、7)，其由预定导电类型的半导体材料(4)构成，并连接在测量电桥的成对角线地相对置的分支中，其中，每个格栅(6、7)具有彼此平行地延伸的并且在端部(10、11；12、13)电并联的格栅接片(8、9)并且两个格栅(6、7)的格栅接片(8、9)彼此交替并排地位于共同的格栅平面中并在载板(2)中的窗口(5)上方延伸。

Description

热阻气体传感器
技术领域
本发明涉及一种热阻气体传感器。
背景技术
热阻传感器或检测器是具有电阻的传感测量装置，其电阻值随温度可反复变化。此类电阻器也称为热敏电阻，其中，分为具有正温度系数的热敏电阻(PTC，正温度系数电阻)和具有负温度系数的热敏电阻(NTC，热敏电阻)。具有正温度系数的热敏电阻尤其包括：金属，其中，优选使用铂和镍；和作为非金属材料的多晶陶瓷，例如基于钛酸钡的多晶陶瓷；以及具有杂质耗尽(Stoerstellungerschoepfung)的掺杂半导体，例如硅。具有负温度系数的热敏电阻特别地包括纯半导体或在杂质耗尽范围之外的掺杂半导体以及由金属氧化物构成的多晶半导体。
热阻气体传感器在气体分析或医疗技术(例如麻醉或呼吸设备)中用作流量传感器或热导率检测器。
热流传感器用于气体分析或医疗技术(例如麻醉或呼吸设备)中。基本的测量原理在于使用电加热的传感器元件，其电阻取决于温度。当以流体环流时，会有热量传递到流体中，该热量传递随流速变化。通过测量传感器元件的电学参量，可以探测流量并且可以测量其速度或流体的质量流量。特别是为了检测交变的流动，传感器元件可以与上游和/或下游布置的另一传感器元件一起布置在流中，从而产生以在周期性变化的流动中对应变化的、传感器元件之间的热交换的形式的串扰(Uebersprechen)。这可以借助于测量电桥以常规方式来测量，在测量电桥中，传感器元件布置在不同的桥支路中。
热导率检测器用于根据某些物质的典型热导率来验证某些液体或气态物质(流体)的存在，尤其是用于在气相色谱法。为此，待检测物质在色谱分离后，先后在通道中被引导经过布置在其中并且经电加热的加热元件(例如，金或铂的加热丝)，并根据通过的物质的热导率，或多或少的热量从加热元件传导到通道壁上，并且加热元件相应地或多或少地得到冷却。加热元件的冷却改变了其电阻，该电阻被检测到。如果将加热元件调节到恒定温度，则可以检测到变化的电加热功率。加热元件通常布置在如下的测量桥中，该测量桥在参考流体流经的另一通道中包含另外的电阻器和另外的加热元件。
这种具有曲折的加热丝的热导检测器例如由Rastrello F.等人的：“ThermalConductivity Detector for gas-chromatography:Acquisition system andexperimental measurements",2013IEEE INTERNATION
Figure BDA0002319335000000021
AL INSTRUMENTATION ANDMEASUREMENT TECHNOLOGY CONFERENCE(I2MTC),IEEE,13.Mai 2012(2012-05-13)”，第1226-1230页披露。
WO 2009/153099 A1公开了一种流量传感器，其被设计为用于气体分析的基于硅的微流量传感器。已知的流量传感器由两个板状部件组成，这两板状部件分别具有窗口状的开口供气体流过，以及在其上方延伸的由硅构成的格栅结构。两个部件结合在一起以形成板结合结构，其中，两个开口彼此对齐，并且垂直于流动方向取向的格栅结构沿流动的方向前后布置。格栅结构由晶体硅制成(例如通过使用绝缘体上硅酮(SOI)晶圆材料)，并且曲折地构成。
与例如由DE 1 698 048 A1、DE 32 04 425 A1或WO 00/59824 A1已知的具有几欧姆电阻值的类似金属格栅相比，基于硅的格栅的电阻在几千欧姆的范围内。这种较高的电阻值改善了信噪比。此外，与金属相比，更大的电阻系数使得测量灵敏度更高，即使得与温度相关的电阻变化更大。
由所提到的WO 2009/153099 A1披露的流量传感器的格栅结构可以由多个并列的子格栅结构组成，这些子格栅结构同样是曲折地构成的，并且例如可以串联连接以进一步增加电阻。特别地，四个格栅可以连接成一个测量电桥，其中，在测量桥中彼此成对角线地相对置的格栅分别形成具有公共格栅面的格栅对，并且两个不同的格栅对在待测量的流体中前后地布置。由此，相比于只有两个电阻格栅的桥式电阻形成在待测量的流体中，而其他两个桥式电阻则由固定电阻组成的测量桥，获得了比更高的灵敏度。
从WO 2017/194319 A1中，还已知一种具有连接成测量电桥的四个热阻传感器元件的流量传感器。传感器元件在流动方向上依次布置，并且例如在基板的一侧上彼此相邻地排成一列，作为具有曲折形电阻结构的薄层传感器元件。因此，待测量的流体不会穿流曲折的电阻结构，而是沿着它们流动。一列中的前两个传感器元件在测量电桥中彼此成对角线地相对置；最后两个传感器元件也是如此。
US 2003/015034 A1公开了一种具有加热元件和温度传感器的流量传感器，它们沿待测流体的流动方向前后依次地布置在膜上并且在那里形成为曲折形的电阻层。加热元件层和温度计层均可以具有各个电阻元件并联连接的印制导线配置。
在由US 7,010,971 B2中已知的一种流量传感器中，加热元件和四个温度传感器形成在膜上，其中，加热元件在流动方向上成对布置在加热元件的前面和后面。温度传感器被设计为曲折形的电阻层，它们成对交叉地布置，并连接在测量电桥的彼此成对角线地相对置的分支中。
在由JP H08219836 A已知的类似流量传感器中，在测量桥中分别彼此成对角线地相对置的传感器元件在流体中不是前后依次地布置，而是在流动方向上布置在相同高度上，但是布置在基板的彼此背离的不同侧上。
在从WO 2007/101185 A1中已知的另一种类似的流量传感器中，具有曲折形电阻结构的四个传感器元件还是布置在基板的一侧。在测量桥中彼此成对角线地相对置的传感器元件在流动方向上不是前后依次地布置，而是以叉指的方式布置，也就是说，传感器元件的曲折环以叉指结构的形式互锁。
从WO 2009/095494 A1中已知一种具有可电加热的加热丝的热导检测器，该热导检测器安装在能够由流体环流的通道的纵向中部，并且在其两端处被保持在两个与通道交叉的导电载体上。为了获得较长的使用寿命和对具有化学侵蚀性的气体混合物的惰性，加热丝和载体由掺杂硅构成。在中间置有由二氧化硅构成的绝缘层的情况下可以将掺杂硅施加在硅衬底上，其中，在蚀刻工艺中，通过构造硅衬底的二氧化硅层和掺杂硅层而形成载体和加热丝，并在载板上成型出通道。考虑到硅的脆性，为了提高机械稳定性，EP 3 096 133A1提出用由掺杂硅制成的极薄的悬臂代替在两侧张紧的加热丝。
由于硅加热丝的电阻高，与金属(通常是金或铂)的加热丝相比，实现了热导检测器的更高的检测灵敏度。但是，当以一定的加热功率将加热电阻加热到所需温度时，这也会在加热电阻上产生更高的电压降，因此，在有潜在爆炸危险的环境中，自安全的运行可能是不可行的。因此，在EP 3 096 137 A1中提出，将硅加热丝分成两个或更多个部段，这两个或更多个部段在流体流中物理上串接地布置并且在电学上并联地连接。
申请号为EP18164748.8的在先且尚未公开的欧洲专利申请的主题是带有能由气体穿流的平坦格栅的热阻气体传感器，该格栅的格栅接片由半导体材料构成并且彼此电并联，其中，格栅接片构造成在格栅平面中彼此平行布置并呈S形延伸。
从US 2004/056321 A1中已知一种平面加热器，其中，在基板上形成加热元件，该加热元件由平行并置的S形延伸的并在一个端部处电并联连接的线束构成。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种热阻气体传感器，其同样可以用作流量传感器或热导率检测器，其特征在于高灵敏度和机械稳定性，并且可以简单和成本低廉地制造。
根据本发明，该目的通过本发明给出的热阻气体传感器来实现。
在另外的实施方式中可以得出根据本发明的热阻气体传感器，包括至少两个这样的气体传感器的流量传感器以及基于根据本发明的气体传感器的热导检测器的有利改进方案。
因此，本发明涉及一种热阻气体传感器，其具有两个相同的并能由气体穿流的平坦格栅，该格栅由具有预定导电类型的半导体材料构成并且连接在测量电桥的彼此成对角线地相对置的分支中，其中，每个格栅具有彼此平行地延伸的并在端部电并联的格栅接片并且两个格栅的格栅接片彼此并排交替地位于共同的格栅平面中并在载板中的窗口上方延伸。
由于两个格栅是相同的或等同的，并且它们的格栅接片彼此并排交替地位于同一格栅平面中，因此两个格栅以实际上相同的方式暴露于穿过窗口到达格栅的气体，并且该气体根据应用情况，在格栅接片之间穿流或在纵向方向上围绕格栅接片流动。气体的组分、流速或流剖面的任何变化都将同时到达两个格栅，并同时以相等的程度影响格栅的与温度相关的电阻。在至少精准度相同的情况下，具有成对角线地布置的格栅的测量桥的灵敏度，是只有一个格栅和一个在测量桥中成对角线地相对置的固定电阻的气体传感器的两倍。
在根据本发明的气体传感器中，格栅不是曲折地构成的，而是由在物理上和电气上并联的接片组成。格栅接片利用其半导体材料形成了与温度相关的电阻，该电阻与金属相比是高阻抗的，并因此如上所述的那样使得传感器的检测灵敏度高。但由于接片或由接片形成的电阻器并联连接，因此各个电网的总电阻并进而在预定加热功率中、格栅上的电压降很低，这使得气体传感器在具有爆炸危险的区域内可以安全运行。
例如，特别是考虑使用掺杂半导体材料作为用于半导体层的与金属相比高阻抗的材料，因此，例如考虑硅，其特征还在于对化学侵蚀性气体混合物具有惰性。基于掺杂方式，可以实现正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)。通过使用单晶半导体材料，可以获得良好的机械稳定性，对此也可以利用弹性模量的和压阻系数的方向相关性。
尽管开始时提到的已知气体传感器的曲折格栅也具有平行的格栅部段，但是这些格栅是电串联连接的。
与已知的金属格栅相比，基于半导体的格栅可以被加热到更高的温度。因此，在格栅平面中的格栅接片可以呈S形延伸，使得它们在加热、膨胀时不会失控地偏转甚至扭结。而是保持接片之间的距离，并且它们之间不会接触。
格栅接片可以具有在格栅的整个宽度上变化的横截面。因此，可以使外侧格栅接片具有大于内格栅接片的横截面面积(宽度)，以便在各个格栅的整个宽度上获得均匀的温度分布，并防止位于各个格栅中央的格栅接片的温度超过在格栅边缘的格栅接片。
原则上，可以以不同的方式来制造格栅，例如通过蚀刻、激光切割或3D打印。优选地，半导体材料以半导体层的形式形成在形成载板的半导体衬底上，如果必要的话，在中间置有绝缘层，其中，半导体层在半导体衬底的窗口上方延伸并在那里以两个格栅的形式构成。在窗口之外，半导体层在延伸至少经过格栅宽度的四个区域中承载金属化部，这些金属化部在两个格栅的四个端部处将格栅接片彼此电连接。金属化部可以连接到单独形成的接触面以接触气体传感器，或者自身形成接触面。此外，窗口外部的半导体层包含使栅极的四个端部彼此隔离的分离结构。分离结构可以通过部分地去除或不掺杂半导体材料来形成。在例如用于使两个格栅之一的格栅接片连接的金属化部在另一个格栅的格栅接片上方延伸的地方，分离结构可以通过在另一个格栅的格栅接片与金属化部之间的绝缘层形成。
根据本发明的气体传感器有利地用在流量传感器中，在该流量传感器中，该气体传感器与至少一个另外的构造相同的气体传感器一起布置在待测量的气流中，使得格栅前后依次排布并垂直于流动方向，并且其中，两个气体传感器的所有四个格栅都连接成测量电桥，在该测量电桥中，两个气体传感器中的每一个的格栅分别彼此成对角线地相对置。因此，测量桥完全由流量传感器的四个格栅构成，因此不需要固定电阻器即可完成测量桥。根据待测量的气流方向，热量会从一个气体传感器的两个格栅传递到另一个气体传感器的格栅，从而使得两个不同的气体传感器的格栅经历相反的与温度相关的电阻变化，而在每个气体传感器中，两个格栅的电阻会经历相同的变化。由于上述在测量桥中的格栅的对角互连，实现了流量传感器的最大灵敏度。
对于流量传感器的制造来说有利的能够是，上述四个金属化部在一个方向上以预定的量延伸超过格栅的宽度，以便在预定的量处形成接触面，并且半导体衬底(连同之上的半导体层以及可能的绝缘层一同)在另一个方向包含与接触面镜像对称地布置的贯穿的开口。然后能够以简单的方式将两个气体传感器彼此错开180°地安装，其中，可穿过在下方的气体传感器之上的气体传感器的开口而触及下方的气体传感器的接触面，因此可从一侧(顶侧)接触两个气体传感器。
根据本发明的气体传感器此外还能以有利的方式在热导率检测器中使用，在该应用中，该传感器可以在测量气体流中使格栅沿着流动方向地布置。为此，气体传感器可以被保持在两个如下的部件之间，部件各自包含朝向格栅敞开的并与载板中的窗口对齐的凹槽。两个凹槽共同形成一个测量空间，在该测量空间中，格栅由测量气体环流，该测量气体通过气体接口被引入测量空间并被从中引出。可以将两个气体接口设计为，它们在测量空间的方向上扩展成格栅的宽度，从而使测量气体在格栅的整个面上流动。两个部件中的每一个都可以包含两个气体接口之一。为了简化热导检测器的结构设计及其使用，可替代地，两个气体接口可以都位于两个部件之一中。
在气相色谱仪中将测量气体按计量加入载气流中，并随后将其引导通过分离柱或分离柱回路，以分离测量气体的不同成分，当用于该气相色谱仪时，可以有利地在参考气体流中使用另一个构造相同的热阻气体传感器，并使格栅沿流动方向布置，其中，两个气体传感器的所有四个格栅连接成测量电桥，两个气体传感器中的每个的格栅分别彼此对角线地相对置。
根据本发明的热阻气体传感器同样适用于在流量传感器中应用，例如在非分散红外(NDIR)分析仪或根据顺磁交变压力方法运行的气体分析仪中使用，以及在用于气相色谱法或分析二元气体混合物的导热率检测器中使用。气体传感器的例如在桥式电路中的电连接方式本身是已知的，而不是本发明的主题。
附图说明
为了进一步解释本发明，下面将参考附图。图中示出：
图1以俯视图示出了根据本发明的具有两个格栅的气体传感器的实施例；
图2示出了沿着图1中的线AA'贯穿气体传感器的横截面；
图3示出了沿着图2中的线BB'贯穿气体传感器的横截面；
图4示出了测量桥，其中气体传感器的格栅作为桥电阻连接；
图5、6和7以俯视图示出了根据本发明的气体传感器的另一实施例；
图8以分解透视图示出了具有两个气体传感器的流量传感器的实施例；
图9示出了具有组合的气体传感器的根据图6的流量传感器；
图10和11在相对于格栅的纵向和横向截面中示出了具有气体传感器的导热率检测器的实施例。
附图中的图示是示意性的并且不是按比例的，但是可以指示定性的比例。
在不同附图中相同或相似的部件设有相同的附图标记。
具体实施方式
本发明的实施例不限于图中所示的优选实施例。而是可以设想有多个变体方案，即使在根本不同的实施例中，在所示出的解决方案中也可以利用本发明的基本原理。
图1以俯视图示出了根据本发明的气体传感器1的实施例。
图2以沿着线AA'的横截面示出了相同的气体传感器1。
图3以沿线BB'的横截面示出了气体传感器1。
气体传感器1具有例如由硅制成的半导体衬底形式的载板2，在中间置有例如由二氧化硅制成的绝缘层3的情况下，在该载板上施加有半导体层4的形式的半导体材料。半导体材料具有例如通过掺杂而预定的导电类型，其中，与金属相比它是高阻抗导电的。载板2和其上的绝缘层3包括窗口状的留空部(窗口)5，半导体层4在其上方延伸并且在那里构造以形成两个相等的格栅6、7。两个格栅6、7分别由多个格栅接片8或9组成，它们在共同的格栅平面内彼此平行地延伸并彼此交替并排地布置。窗口5和格栅6、7可以通过蚀刻工艺来制造。格栅接片8、9形成高欧姆电阻器，其电阻值由格栅接片8、9的长度和横截面积确定。
格栅接片8、9在两个格栅6、7的端部10、11、12、13处彼此连接，并且以此方式电并联。为此，在半导体衬底2上，半导体层4在窗口5的两侧分别减少到两个矩形岛区域，该矩形岛区域分别在格栅6、7的宽度上延伸，并且格栅接片8、9在两个岛区域之间在窗口5上方延伸。由可以在这些位置上掺杂直到退化(Entartung)并因此能够最大程度地导电的半导体材料制成的矩形岛，几乎完全配置有金属化部14、15、16、17。如图所示，具有金属化部14、15、16、17的矩形岛可以在一个方向上延伸超出格栅6、7的宽度一预定量，以便在那里形成接触面18、19、20、21。在另一个方向上，半导体衬底2可以包括与接触面18、19、20、21镜像对称布置的贯通开口22、23、24、25。
两个格栅6、7的端部10、11、12、13，即具有金属化部14、15、16、17的、由半导体材料制成的矩形岛，通过分离结构26彼此分离或隔缘，在分离结构中，去除在半导体层4下面直到绝缘层3的半导体材料。在一个格栅(例如7)的金属化部(例如16)在另一个格栅6的格栅接片8上方引伸的地方，通过绝缘层27形成分离结构26，该绝缘层围绕相应的格栅接片8并且与位于上方的金属化层16以及格栅7的半导体材料隔离。绝缘层27可以以与绝缘层3相同的方式由二氧化硅构成。
如已经提到的，由半导体材料构成的格栅接片8、9形成与温度相关的电阻，其与金属相比是高阻抗的，因此使得气体传感器1具有高检测灵敏度。由于格栅接片8、9在两个格栅6、7的每一个中都以并联的方式电连接，因此相关格栅6、7的总电阻并进而在预定加热功率下在格栅6、7上的电压降是低的，这实现了气体传感器1在具有爆炸危险的环境中的自身安全运行。
由于两个格栅6、7是相同的并且它们的格栅接片8、9在相同的格栅平面中交替地彼此并排，所以两个格栅6、7以几乎相同的方式暴露于通过窗口5到达格栅6、7的气体28，该气体穿流过格栅接片8、9之间、或围绕格栅接片8、9流动。气体28的组分、流速或流剖面的任何变化都同时到达两个格栅6、7，并且同时以相等的程度影响它们的与温度相关的电阻。
图4示出了气体传感器1的两个格栅6、7以及另外的电阻器(例如，固定电阻器)29、30呈测量桥(惠斯通电桥)31的电气布置方式。两个格栅6、7布置在测量桥31的成对角线地相对置的分支中，使得其灵敏度是传统气体传感器的两倍，而传统的气体传感器只有一个格栅和一个在测量桥中成对角线地相对置的固定电阻。
图5示出了气体传感器1的一种变体方案，其中，格栅6、7的接片8、9以S形在格栅平面内延伸的方式构成，从而当加热和膨胀时它们也不会失控地偏转甚至弯曲。而是，保持了接片8、9之间的距离，并且它们之间不会接触。
图6示出了气体传感器1的一种变体方案，其中，两个格栅6、7的接片8、9不是单独地而是在窗口5上方的公共格栅平面中以两个一组交替并排地布置。
图7示出了气体传感器1的另一种变体方案，其中，两个格栅6、7的接片8、9在窗口开口5上方的共同的格栅平面中同样以两个一组交替并排地布置。在每两个一组中，两个接片不是并联连接，而是以U形回弯的形式串联连接，从而各个栅极6、7的电阻增加一倍。
在所示的实施例中，格栅接片的横截面可以例如是1μm×1μm至100μm×100μm，因此在10μm×10μm的横截面和1μm×1μm的窗口5尺寸的情况下，两个格栅6、7各自最多具有25个格栅。
为了在格栅6、7的整个宽度上获得均匀的温度分布，并避免位于各个格栅6、7中央的格栅接片8或9比在格栅边缘处的格栅接片升温更多，外侧格栅接片8、9设计为具有比内侧格栅接片8、9更大的横截面(宽度)。
图8以分解透视图示出了由板复合结构中的两个相同构造的气体传感器1、1'组成的流量传感器32。
图9示出了处于组装状态的同一个流量传感器32。
两个气体传感器1、1'彼此叠置(如有可能在中间置有面密封件和/或热绝缘中间层等)，其中，它们的窗口5、5'彼此对齐。气体传感器1、1'的格栅对6、7和6'、7'彼此平行地间隔一定间距，该间距基本上由半导体衬底(载板)2的厚度给定。在此，经过中间层的间距可以精确设置为可定义的值。气体传感器1、1'彼此错开180°，从而能够通过气体传感器1的开口24、25、22、23通至下面的气体传感器1'的接触面18'，19'，20'，21'，并且可以从一侧接触到流量传感器32。
如在图4中，两个气体传感器1、1'的所有四个格栅6、7、6'，7'连接成测量电桥31，其中，两个气体传感器1和1'的中每个的格栅6、7或6'，7'彼此成对角线地相对置。
图10和图11分别以沿着格栅6、7或格栅接片8、9的截面和横向于其的截面示出了包含气体传感器1的热导率检测器33的实施例。气体传感器1布置在两个部件之间，在此在块状的基体34(例如，铝)与盖子35(例如，由铝或聚醚醚酮(PEEK)支承)之间布置在盖子35的留空部中并且使格栅6、7朝向基体34。部件34、35在中间置有(在此处未示出的)面密封件或密封膜的情况下通过螺钉36连接。基体34和盖35均具有朝向格栅6、7敞开的并且与气体传感器1的窗口5对齐的凹槽37、38，在该凹槽中格栅6、7由测量气体环流，该测量气体经由两个气体接口40、41引入测量室中，并从该气体接口流出。原则上，两个部件34、35中的每个都包含两个气体接口40、41中的一个。为了简化导热率检测器33的结构设计及其使用，在所示的示例中，两个气体接口40、41处于基体34中并且在格栅6、7的端部区域中汇入到凹槽37中。气体接口40、41例如通过铣削或激光加工以基体34中的通道的形式构成。在该通道中安装有套管42、43。气体传感器1的接触也同样通过弹簧接触销44在基体34一侧实现。
起始管状的气体接口40、41沿凹槽37的方向扩展成格栅6、7的宽度，使得测量气体39层状展开或成扇形散开，并且测量气体39在格栅6、7的整个表面上流动。为了使测量气体39不仅沿着格栅6、7的接片8、9游移，而且完全围绕格栅流动，凹槽37的底部可以在格栅6、7或格栅接片8、9的纵向上凸向弯曲。另外，盖35中的另一凹槽38的底部在格栅6、7的纵向方向上可以凹向弯曲，使得两个凹槽37、38的底部之间的距离保持大部分相同，并且在测量气体39的流动方向上的测量空间没有发生扩展或变窄。
格栅6、7连接在测量桥31中，如图4所示。
例如在气相色谱仪中使用时，另一个相同的气体传感器或热导率检测器可以布置在参考气流中并且使格栅沿着流动方向，两个气体传感器的所有四个格栅连接成测量电桥31，并且在该测量桥中，两个气体传感器的每个格栅都彼此成对角线地相对置。

Claims (11)

1.一种热阻气体传感器(1)，具有两个相同的、平坦的并能由气体(28、39)穿流的格栅(6、7)，所述格栅由具有预定导电类型的半导体材料构成并连接在测量电桥(31)的彼此成对角线的相对置的分支中，其中，每个所述格栅(6、7)具有彼此平行地延伸的并且在端部(10、11；12、13)电并联的格栅接片(8、9)，并且两个所述格栅(6、7)的所述格栅接片(8、9)彼此交替地并排位于共同的格栅平面中并在载板(2)中的窗口(5)上方延伸。
2.根据权利要求1所述的热阻气体传感器(1)，其特征在于，所述格栅接片(8、9)构造成在所述格栅平面中以S形延伸。
3.根据权利要求1或2所述的热阻气体传感器(1)，其特征在于，所述格栅接片(8、9)具有在所述格栅(6、7)的宽度上变化的横截面。
4.根据权利要求1或2所述的热阻气体传感器(1)，其特征在于，
所述半导体材料以半导体层(4)的形式构成在形成所述载板的半导体衬底上，所述半导体层在所述半导体衬底中的所述窗口(5)上方延伸并在所述窗口上方以两个所述格栅(6、7)的形式构造，
在所述窗口(5)之外，所述半导体层(4)在延伸至少经过所述格栅(6、7)的宽度的四个区域中承载金属化部(14、15、16、17)，所述金属化部在两个所述格栅(6、7)的四个所述端部(10、11、12、13)处将所述格栅接片(8、9)彼此电连接，并且
在所述窗口(5)之外，所述半导体层(4)包含分离结构(26)，所述分离结构使所述格栅的四个所述端部(10、11、12、13)彼此隔离。
5.根据权利要求4所述的热阻气体传感器(1)，其特征在于，在所述半导体衬底与所述半导体层(4)之间构成有绝缘层(3)。
6.根据权利要求4所述的热阻气体传感器(1)，其特征在于，四个所述金属化部(14、15、16、17)在一个方向上以预定的量延伸超过所述格栅(6、7)的宽度，从而在所述预定的量处形成接触面(18、19、20、21)，并且所述半导体衬底在另一个方向上包含与所述接触面(18、19、20、21)镜像对称地布置的贯通的开口(22、23、24、25)。
7.一种流量传感器(32)，具有两个构造相同的根据权利要求1至5中任一项所述的热阻气体传感器(1、1')，所述热阻气体传感器在待测量的气体流中前后布置并且所述热阻气体传感器的格栅(6、7；6'、7')垂直于流动方向地布置，其中，两个所述热阻气体传感器(1、1')的所有四个格栅(6、7；6'，7')连接成测量电桥(31)，在所述测量电桥中，两个所述气体传感器(1、1')中的每一个气体传感器的格栅(6、7；6'，7')都分别彼此成对角线地相对置。
8.一种流量传感器(32)，具有两个构造相同的根据权利要求6所述的热阻气体传感器(1、1')，所述热阻气体传感器在待测量的气体流中前后布置并且所述热阻气体传感器的格栅(6、7；6'、7')垂直于流动方向地布置，其特征在于，所有四个所述格栅(6、7；6'，7')连接成测量电桥(31)，在所述测量电桥中，两个所述热阻气体传感器(1、1')中的每一个气体传感器的格栅(6、7；6'，7')都分别彼此成对角线地相对置，并且两个所述气体传感器(1、1')以180°彼此错开，从而能够穿过下方的气体传感器之上的气体传感器(1)的开口(24、25、22、23)来触及下方的气体传感器(1')的接触面(18'、19'、20'、21')。
9.一种热导率检测器(33)，具有根据权利要求1至6中任一项所述的热阻气体传感器(1)，所述热阻气体传感器布置在测量气体流中并且使格栅(6、7)沿着流动方向布置。
10.根据权利要求9所述的热导率检测器(33)，其特征在于，所述热阻气体传感器(1)被保持在两个部件之间，所述部件分别包含朝向所述格栅(6、7)敞开并且与所述载板(2)中的所述窗口(5)对齐的凹槽(37、38)，其中，两个所述凹槽中的每个凹槽都具有一个气体接口，或者两个所述凹槽(37、38)之一在所述格栅(6、7)的端部区域中具有两个气体接口(40、41)，并且所述气体接口(40、41)在朝向相应的所述凹槽的方向上扩展成所述格栅(6、7)的宽度。
11.根据权利要求9或10所述的热导率检测器(33)，其特征在于，另一个构造相同的热阻气体传感器布置在参考气体流中并且使所述格栅沿着流动方向地布置，并且两个所述气体传感器的所有四个所述格栅连接成测量电桥(31)，在所述测量电桥中，两个所述气体传感器中的每个气体传感器的格栅彼此成对角线地相对置。
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