用于低功率MOX传感器的适应性测试方法和设计技术

本公开涉及用于低功率MOX传感器的适应性测试方法和设计。本公开涉及一种包括多个气体传感器的气体传感器设备。气体传感器中的每一个包括半导体金属氧化物(SMO)膜、加热器和温度传感器。SMO膜中的每一个被设计为对不同的气体浓度范围敏感。结果，气体传感器设备能够获得针对大范围的气体浓度水平的准确读数。另外，气体传感器基于由气体传感器设备检测到的当前气体浓度被选择性地激活和去激活。因此，气体传感器设备能够节省电力，因为气体传感器在适当的时候被打开而不是持续地被打开。在适当的时候被打开而不是持续地被打开。在适当的时候被打开而不是持续地被打开。

【技术实现步骤摘要】
用于低功率MOX传感器的适应性测试方法和设计
[0001]分案申请说明
[0002]本申请是申请日为2018年12月24日、申请号为201811587644.X、名称为“用于低功率MOX传感器的适应性测试方法和设计”的中国专利申请的分案申请。


[0003]本公开涉及一种用于检测空气质量的气体传感器设备。

技术介绍

[0004]空气质量对维持人的健康很重要。空气污染可能会导致各种健康问题，诸如，心肺疾病。空气污染并不限于室外污染，并且可能发生在室内，诸如，在家里、办公室和工厂中。在室内环境中可以发现大范围的化学化合物，诸如挥发性有机化合物(VOC)。VOC包括诸如乙醇、甲苯、苯、甲醛、四氯乙烯(TCE)和二氯甲烷等化合物。
[0005]室内空气污染可以从各种不同的来源得到，诸如，空调、建筑材料、家具、溶剂、油漆和地毯。室内空气污染甚至可能是由日常活动引起的，诸如，呼吸、烹饪和清洁。
[0006]由于污浊的空气在封闭空间内积聚，所以VOC的浓度可能上升到有害水平。在一些情况下，与室外空气污染相比，室内空气污染对健康的危害更大。
[0007]一些人对VOC特别敏感，并且会出现过敏反应，诸如，头痛、头晕和烦躁。然而，大多数人不能够检测到危险水平的VOC。相应地，对于建筑物来说，配备有用于检测有害水平的气体(诸如，VOC)的气体传感器很重要，以维持适当的空气质量。

技术实现思路

[0008]本公开涉及一种用于检测空气质量的经改进的气体传感器设备。气体传感器设备可以被用于各种应用，诸如，室内空气质量传感器和室外空气质量传感器。气体传感器设备能够对大范围的气体浓度水平进行准确的读数。另外，气体传感器设备具有低功耗，这使得它对于诸如智能电话和智能手表等低功率设备来说是理想的。
[0009]气体传感器设备包括多个气体传感器。气体传感器中的每一个包括半导体金属氧化物(SMO)膜、加热器和温度传感器。SMO膜中的每一个被设计为对不同的气体浓度范围敏感。例如，第一SMO膜可以被设计为检测低气体浓度范围，第二SMO膜可以被设计为检测中等气体浓度范围，并且第三SMO膜可以被设计为检测高气体浓度范围。通过使SMO膜中的每一个对不同的气体浓度范围敏感，气体传感器设备能够获得针对大范围的气体浓度水平的准确读数。
[0010]气体传感器设备基于由气体传感器设备检测到的当前气体浓度来选择性地激活和去激活气体传感器。例如，当检测到低气体浓度时，气体传感器设备可以激活具有被设计为检测低气体浓度范围的SMO膜的气体传感器，并且去激活所有其它气体传感器。结果，气体传感器设备节省电力，因为气体传感器在适当的时候被打开而不是持续地开着。
附图说明
[0011]在附图中，相同的附图标记标识类似的特征或元件。附图中的特征的大小和相对位置不一定是按比例绘制的。
[0012]图1是根据本公开的实施例的气体传感器设备的框图。
[0013]图2是根据本公开的实施例的针对三个不同的SMO膜的敏感性的曲线图。
[0014]图3是根据本公开的实施例的气体传感器设备的俯视图。
[0015]图4是根据本公开的实施例的沿着图3所示的轴的气体传感器设备的横截面视图。
[0016]图5是根据本公开的实施例的沿着图3所示的轴的气体传感器设备的横截面视图。
[0017]图6是根据本公开的另一实施例的沿着图3所示的轴的气体传感器设备的横截面视图。
[0018]图7是根据本公开的另一实施例的气体传感器设备的俯视图。
[0019]图8是根据本公开的实施例的操作气体传感器设备的方法的流程图。
[0020]图9是根据本公开的实施例的表示气体传感器设备的电路。
具体实施方式
[0021]在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开的主题内容的各个方面的透彻理解。然而，所公开的主题内容可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，没有详细描述众所周知的结构和制造电子设备的方法，以避免模糊本公开的其它方面的描述。
[0022]除非上下文另有要求，否则贯穿本说明书和随后的权利要求，词语“包括(comprise)”及其变型(诸如，“包括(comprises)”和“包括(comprising)”)应该以开放的、包含性的意义被解释，即，作为“包括但不限于”。
[0023]贯穿本说明书的对“一个实施例”和“实施例”的引用意味着结合实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各处中出现短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定全部指的是同一方面。此外，特定特征、结构或特性可以在本公开的一个或多个方面中以任何合适的方式被组合。
[0024]贯穿本说明书的对集成电路的引用通常旨在包括被构建在半导体或玻璃衬底上的集成电路部件，无论这些部件是否一起被耦合到电路中或者能够被互连。贯穿本说明书，术语“层”以其最广泛的意义被使用，以包括薄膜、盖等，并且一个层可以由多个子层组成。
[0025]本公开涉及一种检测包括挥发性有机化合物(VOC)的各种种类的气体的气体传感器设备。气体传感器设备能够获得针对大范围的浓度水平的准确读数。进一步地，气体传感器设备具有低功耗，并且对于诸如智能电话和智能手表等便携式设备来说是理想的。
[0026]图1是根据本公开的一个实施例的气体传感器设备10的框图。气体传感器设备10包括多个气体传感器12、14、16和处理器18。尽管在图1中仅示出三个气体传感器，但是气体传感器设备10可以包括任何数目的气体传感器。
[0027]气体传感器12、14、16中的每一个被配置为检测一种种类的气体，诸如，挥发性有机化合物(VOC)。气体传感器12、14、16中的每一个包括半导体金属氧化物(SMO)膜、加热器和温度传感器。特别地，气体传感器12包括SMO膜20、加热器22和温度传感器24；气体传感器14包括SMO膜26、加热器28和温度传感器30；并且气体传感器16包括SMO膜32、加热器34和温
度传感器36。
[0028]SMO膜20、26、32中的每一个是与周围环境中的各种气体发生化学反应的材料。例如，SMO膜20可以包括氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO2)和/或氧化铟(In2O3)。SMO膜20、26、32中的每一个充当有源传感器区域。当被加热到一定温度时，SMO膜20、26、32在被暴露于某些气体时会经历电阻率的变化。例如，当被加热到100至400摄氏度之间时，氧化锡膜的电阻在存在甲烷气体(CH4)、液化石油气(LPG)或氢气(H2)时发生变化。相应地，可以基于SMO膜20、26、32的当前电阻率检测特定气体的存在。
[0029]在一个实施例中，SMO膜20、26、32中的每一个是薄膜。例如，SMO膜20、26、32中的每一个的厚度可以在90至110纳米(nm)之间。
[0030]针对特定浓度范围的气体，通过SMO膜20、26、32的设计来确定SM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：第一气体传感器，所述第一气体传感器包括：第一加热器；以及在所述第一加热器上的第一气敏膜，所述第一气敏膜具有第一表面积，所述第一气敏膜包括单个区段，所述第一加热器被配置为加热所述第一气敏膜的所述单个区段；以及第二气体传感器，所述第二气体传感器包括：第二加热器；以及在所述第二加热器上的第二气敏膜，所述第二气敏膜具有大于所述第一表面积的第二表面积，所述第二气敏膜包括第一区段、以及与所述第一区段间隔开的第二区段，所述第二加热器被配置为加热所述第二气敏膜的所述第一区段和所述第二区段。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一气体传感器被配置为检测第一范围内的气体浓度，所述第二气体传感器被配置为检测第二范围内的气体浓度，并且所述第二范围内的气体浓度大于所述第一范围内的气体浓度。3.根据权利要求1所述的设备，还包括：衬底；在所述衬底上的第一介电层；在所述第一介电层上的第二介电层；第一腔，位于所述第一介电层与所述第二介电层之间，所述第一加热器位于所述第二介电层上，并且直接覆盖在所述第一腔之上；以及第二腔，位于所述第一介电层与所述第二介电层之间，所述第二加热器位于所述第二介电层上，并且直接覆盖在所述第二腔之上。4.根据权利要求3所述的设备，还包括：在所述第二介电层、所述第一加热器和所述第二加热器上的第三介电层，所述第一气敏膜的所述单个区段和所述第二气敏膜的所述第一区段和所述第二区段在所述第三介电层上。5.根据权利要求4所述的设备，还包括：在所述第三介电层上的第四介电层，所述第四介电层包括将所述第一气敏膜的单个区段以及所述第二气敏膜的所述第一区段和所述第二区段暴露于周围环境的开口。6.一种方法，包括：使用第一气体传感器测量气体浓度，所述第一气体传感器被配置为检测第一气体浓度范围内的气体浓度；确定所述气体浓度是否在所述第一气体浓度范围之外；以及响应于确定所述气体浓度在所述第一气体浓度范围之外，使用第二气体传感器测量所述气体浓度，所述第二气体传感器被配置为检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：