一种差分量热式MEMS气体传感器及气体检测方法技术

本发明专利技术提供一种差分量热式MEMS气体传感器及气体检测方法，该传感器包括检测热电堆、参考热电堆、环境电阻、屏蔽环，检测热电堆及参考热电堆均包括单晶硅衬底、隔热空腔、多个单晶硅热偶对及支撑膜，其中，隔热空腔位于单晶硅衬底内，多个单晶硅热偶对串联连接且通过支撑膜支撑以悬设于隔热空腔之上实现热隔离，单晶硅热偶对包括串联的N型单晶硅热偶及P型单晶硅热偶，其中，检测热电堆的中心设置有催化剂材料。本发明专利技术的传感器对于痕量气体催化吸放热非常灵敏，且响应及恢复速度快，气体的浓度线性检测范围宽，可用于各种基于催化吸放热的气体浓度检测。本发明专利技术的检测方法对气体具有良好的选择性，能够实现目标气体的快速、超灵敏检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
一种差分量热式MEMS气体传感器及气体检测方法


[0001]本专利技术属于微电子机械系统及热传感
，涉及一种差分量热式MEMS气体传感器及气体检测方法。

技术介绍

[0002]氢能(H2)是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，已被广泛认为是化石燃料的一种重要替代品，在当今低碳、可持续全球能源转型中发挥着关键作用。然而，氢气在空气点燃可发生爆炸，在空气中爆炸极限～4％。因此，需要发展灵敏、快速的氢气传感技术，以确保安全储存、运输和工业使用。
[0003]目前，根据不同的检测原理，氢气传感器主要有电化学式、半导体式和催化燃烧式等。电化学和半导体H2传感器，均利用H2分子的吸附和扩散过程，其浓度检测的线性范围有限(通常浓度检测范围跨越～1
‑
2个数量级)，响应和恢复速度慢(几十到数百秒)。而基于催化燃烧过程的H2传感器，可实现更大线性范围(浓度检测范围跨越～3
‑
4个数量级)和更快的响应速度(秒级)。然而，传统催化燃烧式传感器(如陶瓷管结构)尺寸大、工作温度高、功耗高、检测性局限。与之类似的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分量热式MEMS气体传感器，其特征在于，包括邻接的参考热电堆及检测热电堆，所述参考热电堆及所述检测热电堆均包括以下结构：单晶硅衬底；隔热空腔，位于所述单晶硅衬底内多个单晶硅热偶对，串联且悬设于所述隔热空腔之上，所述单晶硅热偶对包括N型单晶硅热偶及P型单晶硅热偶，串联后的多个所述单晶硅热偶对的一端作为热端，串联后的多个所述单晶硅热偶对的另一端作为冷端；支撑膜，位于所述单晶硅热偶对的上方以支撑所述单晶硅热偶对，所述热端位于所述支撑膜的中心区域，所述冷端位于所述支撑膜的边缘区域；加热器，位于所述单晶硅热偶对的上方并均匀分布于所述热端的四周；其中，所述检测热电堆还包括催化剂材料，所述催化剂材料位于所述检测热电堆的热端表面并覆盖所述加热器。2.根据权利要求1所述的差分量热式MEMS气体传感器，其特征在于：所述催化剂材料包括贵金属催化剂及非贵金属催化剂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的差分量热式MEMS气体传感器，其特征在于：所述单晶硅热偶对包括直线型、折线型及曲线型中的至少一种。4.根据权利要求1所述的差分量热式MEMS气体传感器，其特征在于：所述支撑膜的直径范围是0.1mm～2mm，所述单晶硅热偶对的数量范围是2对～400对。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕欣，许鹏程，贾浩，张昊智，陈滢，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：