半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器，是常見的氣體傳感器，廣泛應(yīng)用于家庭和工廠的可燃?xì)怏w泄露檢測(cè)裝置，適用于甲烷、液化氣、氫氣等的檢測(cè)。

近日，合肥研究院究員團(tuán)隊(duì)以WO3納米顆粒為研究對(duì)象，采用PTM測(cè)試模式，使傳感器對(duì)NO2、H2S和VOCs的靈敏度比傳統(tǒng)恒溫測(cè)試模式提升了1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，接近或超過現(xiàn)有化學(xué)增敏WO3傳感器的最 高紀(jì)錄。PTM通過物理的方法放大傳感第二界面的電學(xué)響應(yīng)，方法簡(jiǎn)單、增敏幅度大、普適性好(對(duì)NiO基傳感器同樣適用)。

此外，采用尺寸、功耗更低的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微熱臺(tái)進(jìn)行PTM測(cè)試，在提升靈敏度的同時(shí)，可將傳感器功耗進(jìn)一步降低至10 mW量級(jí)，為后續(xù)高靈敏、低功耗、超微型智能分子傳感系統(tǒng)的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件電阻值發(fā)生變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí)，被吸附的分子首先在物體表面自由擴(kuò)散，失去運(yùn)動(dòng)能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解吸附在物體表面。當(dāng)半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力，則吸附分子將從器件奪走電子而變成負(fù)離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。

氣體傳感器根據(jù)其運(yùn)行原理可以分為催化法、電化學(xué)法、化學(xué)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、諧振式、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)、紅外(IR)、色譜法、光電離以及化學(xué)發(fā)光法等。

例如氧氣，等具有負(fù)離子吸附傾向的氣體被稱為氧化型氣體。如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。具有正離子吸附傾向的氣體有氫氣、一氧化碳等，它們被稱為還原性氣體。 　當(dāng)氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體，還原性氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時(shí)，將使半導(dǎo)體載流子減少，而使電阻增大。

當(dāng)還原型氣體吸附到n型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時(shí)，則載流子增多，半導(dǎo)體阻值下降。 　非電阻型氣體傳感器也是半導(dǎo)體氣體傳感器之一。它是利用mos二極管的電容-電壓特性的變化以及mos場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓變化等特性而制成的氣體傳感器。由于這類傳感器的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定價(jià)格便宜。利用特定材料還可以使傳感器對(duì)某些氣體特別敏感。

對(duì)于半導(dǎo)體氣體傳感器，按照半導(dǎo)體與氣體的相互作用是在其表面還是在其內(nèi)部，可分為表面控制型和體控制型兩種;按照半導(dǎo)體變化的物理性質(zhì)，又可分為電阻型和非電阻型兩種。電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體接觸氣體時(shí)其阻值的改變來檢測(cè)氣體的成分或濃度;而非電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器則是根據(jù)對(duì)氣體的吸附和反應(yīng)，使半導(dǎo)體的某些特性發(fā)生變化對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接檢測(cè)。

微機(jī)電系統(tǒng)也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等，指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。微機(jī)電系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)是在微電子技術(shù)(半導(dǎo)體制造技術(shù))基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)制作的高科技電子機(jī)械器件。

微機(jī)電系統(tǒng)是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是一項(xiàng)關(guān)系到國(guó)家的科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)防安全的關(guān)鍵技術(shù)。

MEMS側(cè)重于超精密機(jī)械加工，涉及微電子、材料、力學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)諸多學(xué)科領(lǐng)域。它的學(xué)科面涵蓋微尺度下的力、電、光、磁、聲、表面等物理、化學(xué)、機(jī)械學(xué)的各分支。

常見的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS光學(xué)傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產(chǎn)品。 MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等。

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