一、微热板阵列的热测试和热分析（论文文献综述）
李美花[1]（2017）在《SnO2纳米材料微结构及其掺杂的气敏性能研究》文中提出随着现代科技的快速发展,大气污染问题越来越严重,可挥发性有机气体、易燃易爆等危险气体的检测和控制已成为研究热点之一。由于金属氧化物半导体传感器具有性能优良、成本较低、使用方便等优点,研制具有良好通透性的金属氧化物气敏基体材料,有效控制气敏材料的微结构、形貌及比表面积,选择合适的掺杂或催化手段等,可有效改善或提升气敏性能,有利于气体传感器的更加广泛应用。为此,本文主要研究不同维度多种形貌的SnO2纳米材料微结构的制备方法,探索提升SnO2气体传感器性能的有效途径,利用密度泛函理论进行计算机模拟计算,从电子级别上对SnO2纳米材料的气敏机理进行初步探讨。利用溶胶凝胶法制备了具有金红石结构的SnO2纳米颗粒,分别掺入适量TiO2和碳纳米管,采用本文创建的“液滴引导定位涂覆法”,制作了低功耗微热板式气敏元件。分析了 SnO2/TiO2复合材料对乙醇气体具有较高灵敏度的原因,主要是由于两种粒子晶界处的费米能级位置不同,电子从TiO2流向SnO2,在SnO2材料表面形成电子累积层,促进了氧在材料表面的吸附及电离,材料在空气中的电阻值升高;当还原性气体与材料表面吸附氧进行反应时,释放电子进入材料表面,使得表面电子数量增加并向材料内部扩散,材料电阻值降低,灵敏度升高。SnO2/CNT材料中的CNT具有疏松多孔的中空管道结构,利于改善材料内部气体输运通道,增加气体与材料表面的接触机会,适量掺入CNT可引进“溢出”机制,进一步促进氧在材料表面吸附,从而改善材料的气敏性能。利用密度泛函理论计算了 Sn02块体材料、SnO2（110）晶面的表面结构及其物理性质,分析了氧在SnO2（110）晶面的吸附,以及乙醇等气体在吸附氧的SnO2（110）晶面的吸附现象。计算结果表明,乙醇与材料表面的吸附能和净转移电荷的数值最大,材料带隙变化最大,因此气敏材料对乙醇的选择性最强,这与气敏元件的测试结果相吻合。为了利用纳米颗粒结晶度高、电子迁移率高等优点,同时避免出现较为严重的团聚现象,以葡萄糖溶液水热反应的产物--碳球为模板制备了 CuO/SnO2空心微球纳米材料。该复合材料具有比表面积大、疏松多孔、透气性好、结晶度高等优点,有利于气体的输运及气体与材料表面的接触,对气敏性能的提高具有很大的作用。1mol%CuO/SnO2复合材料对乙醇气体表现出了较高的灵敏度、良好的选择性和较快的响应速度。疏松多孔的空心微球结构固然对气敏性能改善具有独特优势,但适量掺杂的CuO对材料电导性能的改变也具有不可忽视的作用。为了分析这个问题,本文除了探讨CuO与SnO2晶界处形成的p-n异质结构对材料反应灵敏度的影响之外,还利用密度泛函理论进行计算机模拟,分析了 O2在Cu替位掺杂SnO2（110）还原面的吸附、乙醇等典型VOCs气体在Cu替位掺杂且吸附氧的SnO2（110）还原面的吸附。计算结果表明:O2分子在Cu替位掺杂SnO2（110）还原面上能够自发吸附,且有一定数量的净转移电荷。乙醇气体在Cu替位掺杂且吸附氧的SnO2（110）还原面上的吸附能和净转移电荷数量最多,甲氧基丙醇和对二甲苯次之,异丙醇最差,与实验现象基本相符。这说明Cu替位掺杂有利于氧在气敏材料表面的吸附,进而增强了气敏材料与吸附氧交换电荷的数量,加大了材料表面电导的变化,因而提高了气敏元件的灵敏度。基于碳球模板较有效地改善了气敏元件性能,本文将溶胶凝胶法和碳球模板法有机结合,制备了疏松多孔且透气性较好的纯净SnO2空心微球以及表面修饰Ag颗粒的SnO2空心微球纳米材料。该合成方法简单易行且绿色环保,制备的5wt%Ag/SnO2复合材料在300℃下对100 ppm甲氧基丙醇气体的响应值达到136.02。表面修饰Ag的SnO2空心微球材料对甲氧基丙醇气体表现出较好的气敏性能,除了得益于空心微球结构的疏松多孔性之外,纳米Ag的催化作用功不可没。本文利用密度泛函理论模拟计算了氧在表面修饰Ag的SnO2（110）还原面的吸附以及甲氧基丙醇等在表面修饰Ag且吸附氧的SnO2（1 10）还原面的吸附特性。计算结果表明,在表面修饰的Ag原子附近,氧的自发吸附最强,与材料表面交换电荷最多,进而对材料表面电导性能的影响最大,即表面修饰的Ag原子有利于改善气敏元件的性能,起到了较好的催化作用。甲氧基丙醇在表面修饰Ag且吸附氧的SnO2（110）还原面的吸附最强,对材料电导影响最大,因此具有较高的灵敏度。利用自然界提供的天然生物体模板--丝瓜络和蛋膜,分别制备了具有丝瓜络结构和蛋膜纤维结构的仿生分级SnO2微结构纳米材料。该方法制备的材料成功复制了原生模板的精密结构,具有较大的比表面积和较高的孔隙率,为目标气体的输运提供了分布在微米、亚微米和纳米尺度上的多层次通道。仿生分级Sn02微结构纳米材料在乙醇气体的检测中表现出了良好的性能,具有较低的工作温度、较高的灵敏度、较快的响应速度以及较好的选择特性,在气体检测领域具有一定的应用前景。总之,本论文着眼于金属氧化物半导体材料在气体传感器领域的应用,重点研究了SnO2纳米材料微结构及其掺杂对气敏性能的影响,研究了 SnO2材料的气敏提升机理,利用密度泛函理论对Sn02（1 10）晶面的气体吸附特性进行了建模和模拟计算,从吸附能和净转移电荷两方面对Sn02纳米材料的气敏机理进行了分析和探讨。
赵文杰[2]（2015）在《陶瓷微热板气体传感器阵列及检测系统研究》文中研究说明目前,我国是世界最大的能源化工原料的生产和消费国家。能源与化工原料的生产和运输安全形势非常严峻,能源化工领域危化品泄漏爆炸事故频发,工农业中有毒有害气体的排放导致大气污染程度日益突出,要求快捷有效的检测手段不断提高,其中,危化品中有毒有害气体的检测技术尤为迫切。采用传统的传感器检测具有体积大、功耗高、缺乏集成化等缺陷,已无法满足现代智能化、网络化安全检测的需要。而采用MEMS传感器阵列技术可以满足气体传感器的微型化、集成化、低功耗检测要求。MEMS硅基工艺的体硅刻蚀技术主要适用于微机械量传感器,在硅基微热板气体传感器及阵列中存在多种成膜工艺复杂、兼容性差、热失配等缺陷。而陶瓷微热板传感器及阵列技术具有工艺简单、膜基结合性及热匹配性好优点,有利于纳米敏感材料的结合。特别是优良的机械加工性能,较高的介电系数,在结构上可实现梁膜结构。本文针对硅基微热板气体传感器及阵列存在的工艺复杂性、膜基兼容性差、热应力失配等失稳行为,提出了采用氮化铝陶瓷基MEMS工艺制备陶瓷微热板传感器阵列的技术。解决陶瓷微热板传感器阵列的热干扰问题,及陶瓷基MEMS工艺的光刻剥离技术和刻蚀技术,实现了基于Al N陶瓷微热板气体传感器阵列的制备,及对几种有毒有害气体的检测,并对检测数据进行了气敏特性分析和气敏机理的探讨。主要研究内容如下:1.陶瓷微热板传感器阵列的热结构尺度设计。根据陶瓷微热板热结构尺度效应和陶瓷湿法定向刻蚀难实现的特点,提出可适用于激光微加工刻蚀工艺的热隔离设计,通过热隔离梯形通孔结构实现热传导损结构几何因子的减小,降低了热损耗。并给出了热结构稳态和瞬态特性及热应力耦合分析,利用ANSYS有限元法进行了陶瓷微热板的热结构和热应力仿真计算,确定了设计合理性及可行性。2.In-Nb复合氧化物半导体敏感材料的合成及特性研究。为解决氯气等强氧化性气体的高浓度、宽量程、低温检测要求。研究并制备了Sn O2和InNb复合半导体纳米氧化物作为敏感材料,并对其进行了XRD和SEM表征分析。通过不同温度下纳米结构变化规律特征,给出了气敏特性和电导特性的影响机理分析。3.氮化铝陶瓷微热板传感器阵列的制备工艺技术研究。为改进陶瓷衬底表面复杂形貌金属成型工艺难实现,及陶瓷基底难加工特点,提出了柔性机械剥离工艺方法和激光微加工工艺方法相结合的工艺制备技术。通过柔性机械剥离工艺法,提高传统光刻剥离工艺的剥离效果,相对反转胶剥离工艺法,简化了剥离工艺步骤,降低了制备工艺成本。4.氮化铝陶瓷微热板传感器阵列热失稳特性及气敏特性测试分析。根据阵列单元之间的热耦合特性,提出了阵列单元的四种热干扰模式,并进行了四种模式下的热干扰测试分析。对热隔离前后的热响应特性进行对比分析,给出了温度调至下存在的三种热响应机制。针对Cl2、NO2、SO2、CO四种典型有毒有害气体进行了气敏响应特性和灵敏度特性分析,得到了InNb复合氧化物半导体气体传感器阵列,对氧化性气体Cl2、NO2能实现高浓度、宽量程的理想检测要求。5.针对所制备的氮化铝陶瓷微热板传感器阵列,设计并实现了基于ARM Cortex-M3微处理器的数据采集检测系统。并搭建了可用于有毒有害气体检测的密闭测试系统平台,实现了所制备的陶瓷微热板传感器阵列实时在线信号检测要求。经测试结果分析,验证了所制备的陶瓷微热板气体传感器阵列设计的合理性及关键工艺技术的可行性,为陶瓷微热板传感器阵列微系统技术的深入研究和发展奠定了基础。
冯侨华[3]（2014）在《聚苯胺渗透纳米孔Al2O3修饰硅基传感器及气敏特性研究》文中提出人们逐渐认识到室内空气污染有时比室外更会危害人体健康，如何采取安全预警措施避免事故发生已成为当今国家和社会十分关注的安全问题。目前，室内污染气体的检测方法有很多，其中，传感器法具有使用简单，除维修校正外，无需操作可直接读数，无需专业人员操作，适用于在线检测等优点。但是，随着物联网技术的发展，传统的传感器因缺乏集成和嵌入功能，已无法满足系统匹配的需求，而MEMS传感器的高度集成化和兼容性为解决这一问题带来希望。MEMS传感器以硅基芯片为研究热点，目前的硅基MEMS传感器以压力、加速度、位移等物理量传感器为主。而对于化学量传感器而言，硅基上需要沉积敏感材料，由于硅基的表面光滑，使之与敏感材料的亲和性较差，造成敏感材料的附着结合性能较低，影响传感器的稳定性和可靠性，成功的案例还很少。因此，开展适用于毒气检测的化学量传感器的硅基芯片材料及微加工技术研究是很有必要的。本文针对硅基表面光滑，不易与气敏材料亲和，提出在硅基底上引入中间层纳米孔氧化铝膜形成新型硅基微结构传感器，通过ANSYS有限元仿真方法验证结构的合理性；开展基于铝膜的阳极氧化工艺，将纳米孔氧化铝膜移植到硅基表面；以聚苯胺与金属氧化物为源物质，采用原位化学聚合方法合成聚苯胺/无机物复合材料，通过理化分析手段进行表征；通过微加工工艺、薄膜工艺、电化学阳极氧化工艺、溶胶凝胶工艺、焊接工艺等制成MEMS气体传感器，分别以苯蒸汽、氨气和甲醛作为检测对象，进行了性能测试和分析，同时对其敏感机理进行探讨。研究的主要内容如下：1．设计新型硅基微结构芯片。在硅基微结构中引入一层纳米孔氧化铝膜中间层，利用其表面的多孔蜂窝状结构，增加基底与敏感材料之间的附着性。根据微加热器、信号电极和纳米孔氧化铝层的位置不同，设计四个方案。根据设计要求设计微热板的具体结构和尺寸，利用ANSYS有限元方法仿真计算各个方案中微结构的温度分布，根据仿真结果和结构的复杂程度选出最佳方案。2．进行聚苯胺/无机物复合敏感材料的合成及特性研究。聚合物/无机复合材料可在低温下使用，既可以发挥高分子聚合物气敏材料具有针对检测对象进行适当的改性、修饰、设计合成的特点，又可以综合无机材料的气敏响应特性，在一定程度上改善传感器的选择性、灵敏度、稳定性等各项指标。研究聚苯胺/无机物复合敏感材料合成及改性过程，通过扫描电镜、紫外可见光光谱、差热失重等理化分析手段对敏感材料进行表征分析，确定其工艺正确性及最终产物的基本特性。3．研究基于铝膜的阳极氧化工艺以及介孔内生长有机半导体的方法。在硅基底上通过磁控溅射和真空蒸发法制备铝膜，并通过电化学阳极氧化的方法制备成纳米孔氧化铝膜；研究铝膜成膜技术，电化学抛光、电解液种类和浓度、铝膜形成的方法等对纳米孔氧化铝膜的影响，以及纳米孔氧化铝膜的形成机理；通过溶胶凝胶法在纳米孔氧化铝膜表面形成敏感材料薄膜，并探讨形成机理。4．硅基微结构传感器的制备及测试。采用Fe/Cr/Al-Ni/Cr合金取代Pt电阻作为新的加热器材料，研究其制备工艺及加热特性。以半导体微加工工艺、薄膜工艺和电化学阳极氧化工艺为依托，制备新型硅基叠层微结构芯片。研究传感器对苯蒸汽、氨气和甲醛的检测方法，并分析传感器的气敏特性，探讨气敏机理。实验结果表明：基于铝膜的阳极氧化工艺可以成功将纳米孔氧化铝膜移植到硅基上，硅基微结构传感器中引入纳米孔氧化铝膜中间层，增加了敏感材料的附着性，合成的聚苯胺/无机物敏感材料对苯蒸汽、氨气和甲醛具有很好的气敏特性。
杨波[4]（2014）在《硅基微热板及SnO2气敏薄膜的测试与分析》文中进行了进一步梳理金属氧化物半导体气体传感器自出现以来,受到了广泛的关注与研究。该类传感器为了获得足够的气体灵敏度,通常需要工作在200～450℃高温条件下,因此一般由加热器和气敏材料两部分组成。该类型传感器已经广泛应用于工业检测、环境保护等领域。近年来,微热板因其功耗低、热响应速度快、可集成等优点,成为气体传感器的加热器的首选。本论文首先对课题组加工的微热板的功耗、温度分布、热响应、热膨胀及热应力进行有限元仿真,并实验测量了微热板的功耗、热响应和气压对加热电阻影响；其次,采用射频磁控溅射法制备了厚度分别为150m、250nm、350mm的SnO2气敏薄膜,并利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）测量了不同厚度Sn02薄膜的表面形貌,利用能谱仪（EDS）分析了薄膜表面的元素组成；最后,采用静态配气法,测量了溅射有不同厚度Sn02薄膜的微热板式气体传感器对苯、甲醇、乙醇和丙酮四种气体的响应,关注了传感器的响应时间、恢复时间、最佳工作温度、灵敏度与气体浓度关系,以及Sn02薄膜厚度对它们的影响。仿真结果表明,正面体加工型微热板式气体传感器加热到300℃只需要26mW,热响应时间仅为7ms,这与测量结果一致；并且温度分布梯度热膨胀形变小。SEM图片显示溅射法制备的Sn02薄膜具有光滑致密的表面形貌。气敏测试结果表明,Sn02薄膜越厚,响应时间越长,而恢复时间则无明显规律；SnO2薄膜厚度为250nm的传感器灵敏度最高,最佳工作温度较低,对气体浓度敏感性较好。
程义军[5]（2014）在《微热板气体传感器阵列的单片集成电路设计》文中研究说明微热板具有尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等优点。微热板的出现为研制阵列式集成气体传感器提供了支持。为了实现对混合气体的有效检测,微热板气体传感器阵列通常沉积不同的气敏材料,不同气敏材料具有不同的最佳工作温度,所以对阵列中每个传感器进行独立的温度调节至关重要。综合考虑微热板气体传感器阵列的温度分立调节、控温效果以及芯片面积等因素。针对加热测温一体化集成微热板阵列气体传感器的需要,以微热板加热性能测试参数为依据,提出了一种基于微热板气体传感器阵列的单片集成方案。该方案包括由四个微热板构成的传感器阵列,加热驱动单元和信号采集单元。利用芯片外部的微处理器向加热驱动电路输入串行控制信号,调节微热板驱动电流大小,进而实现阵列中各微热板温度的分立调节。由微处理器控制信号采集电路完成四路加热温度信号和四路气敏材料阻值信号的采集。微热板气体传感器阵列与外围电路的单片集成,不仅可以提高气体传感器的选择性,而且可以为便携式气体检测仪器的研究提供重要参考。本文依据集成电路设计流程,采用CSMC0.5μm混合信号工艺,利用Hspice完成了加热驱动电路和信号采集电路的设计,并进行了系统仿真,验证了该方案的可行性。基于数模混合集成电路版图设计准则,采用Cadence Layout-Editor进行了各电路模块版图设计与验证。遵循一定的版图布局方法,进行微热板阵列与各电路模块版图的布局、布线,完成了整体版图的设计及验证。将得到的GDSⅡ格式文件提交给代工厂完成芯片的加工,之后采用MEMS工艺进行正面体硅腐蚀,释放微热板成悬空结构。然后设计单片机程序,实现了芯片功能测试。测试结果表明加热驱动电路可以实现阵列中单个微热板的独立控温,加热驱动电流精度在3%左右。该电路还可以实现微热板阵列工作模式的控制,即单个微热板加热或者多个微热板同时加热。当四个微热板同时加热到最高温度时,芯片总功耗为150mW左右；信号采集电路可以完成四路微热板加热温度信号的采集。
汪家奇[6]（2010）在《集成皮拉尼真空传感器系统研究》文中研究指明真空传感器是真空科学研究与真空测试技术中的重要器件。本文将传统的皮拉尼计与MEMS技术结合起来,研制了一款与标准CMOS工艺兼容的集成皮拉尼传感器系统。该传感器系统利用少量外部元件完成气压的检测、气压信号的数字化、气压的实时显示以及与外部处理器通信等功能。详细研究了基于微热板的敏感元件的设计、加工、测试,传感器的驱动电路设计,气压显示和系统接口设计等。此外,本文也研究了传感器的敏感机理和硅微皮拉尼传感器中气体导热的微尺度效应。硅微皮拉尼传感器是基于气体导热量与气压相关的原理进行工作的,为此,介绍了气体导热的微观机理,即皮拉尼传感器的敏感机理。分析了气体导热的微尺度效应,并将其引入到作为硅微皮拉尼传感器最常用的敏感元件——多晶硅微热桥之中,对其经典的电-热-力耦合模型进行修正,修正后的模型在微热桥温度较高,变形剧烈时计算所得的微热桥温度场更接近于实验结果,说明修改后的模型扩大了经典模型的适用范围。尽管微热板的温度场难以求得解析解,但相比于微热桥,微热板具有有效面积大,灵敏度高的特点。为了进一步提高传感器的灵敏度,本文选择了在CMOS工艺中作为通孔材料的钨作为微热板的蛇形加热电阻,设计了基于表面牺牲层技术的钨微热板,并把它作为皮拉尼传感器的敏感元件。相比于作为微热板加热电阻的多晶硅和铝,钨电阻具有高熔点（3417℃）及抗电迁徙的特点,使之成为更适合集成皮拉尼传感器系统的敏感元件——微热板的加热电阻。采用以运算放大器为核心的恒流电路作为微热板的驱动电路。较之恒温,恒压驱动电路,在恒流驱动下,微热板在低气压阶段时温度较高,传感器对低气压有较高的灵敏度。为了进一步提高灵敏度,采用四个微热板串联构成微热板阵列,在不增加工艺复杂性的前提下等效增大微热板的面积,提高灵敏度。采用了不同的设计方法及设计软件,利用0.5μmCMOS工艺在同一个硅片上实现了传感器、模拟电路和数字电路的集成,构成了集成皮拉尼真空传感器系统。测试结果显示各电路功能模块满足传感器系统的要求,传感器的气压响应范围为10-1Pa～105Pa。本文研制的集成皮拉尼传感器系统能够作为气压检测器应用于中真空和粗真空的测量。
邵明亮[7]（2009）在《微热板式微气压传感器电热力耦合及瞬态特性研究》文中认为随着微机械加工技术和MEMS技术的快速发展,微型化成为传感器发展的重要方向。采用与标准IC工艺相兼容技术制作而成的微热板式微气压传感器由于具有体积小、功耗低、量程宽、热响应快等优点,已成为国内外MEMS领域的重要研究方向。本文主要从理论分析、结构优化、以及性能测试等方面对微热板式微气压传感器进行了较为系统的研究。主要包括以下内容:首先,介绍了微热板式微气压传感器的传热形式,并对各个传热形式进行了分析。之后以理论为主,简单的介绍了微传感器的电热力耦合。接着介绍了影响电热力耦合分析的影响因素,并针对支撑桥的宽度的选取进行了仿真与分析。最后介绍了微热板式微气压传感器热传导的理论。之后,从仿真角度对微热板式微气压传感器的电热力耦合问题做了分析研究。首先,对微热板进行了电热理论分析并建立了理论分析模型;然后,采用有限元分析软件Ansvs对三种微热板不同结构的模型进行了热力分析,得到了微热板的热变形与其温度的对应关系;最后探讨了加入热传导的微气压传感器的理论模型的建立,采用了Ansys对模型进行了分析,通过与结果的对比得出结论。对模型进行了瞬态分析,并对结果与稳态对比。结果表明,相对于瞬态分析,稳态分析有操作简单,仿真时间相对较短的优点。但是瞬态不只是能够记录最后总的各个网格的温度和形变趋势,并且能够给出各个节点的温度或者形变变化过程图。这样可以发现一些稳态分析过程中很难发现的问题。同时,现代计算机的发展,对于复杂的仿真分析需要的时间也会越来越短,瞬态分析的时问稍长的缺点的影响将越来越小。瞬态分析的最大优点便是实时性,对于相对重要部分的节点,可以对其进行实时的观察与研究,这样不仅能够得到最后需要的结果,同时也能够对其过程产生的变量进行对比,发现其中的问题,可以为设计做出更好的指导。最后,介绍了微气压传感器测试系统气压自动控制的实现过程,然后,针对影响传感器测试效果的因素进行了分析,并对其中的温度方面进行了测试与分析。
康杰[8]（2009）在《用于动态红外场景产生器的TaN薄膜研究》文中提出红外场景产生器是红外仿真系统的核心,以电阻阵列作为红外发射源是发展红外场景产生器的主要技术之一,具有低功耗、大温度范围、高分辨率、高占空比等优点,受到人们极大的关注。氮化钽薄膜由于具有低的电阻温度系数、相对较低的热导率、高的红外发射率以及在溅射过程中可以通过改变氮气的流量来改变薄膜的电阻率,且可重复操作性好的特点,可以用于制作红外场景产生器。本文采用反应磁控溅射法制备TaN薄膜,研究了氮分压、工作气压、沉积温度、溅射功率等工艺参数对薄膜结构和性能的影响。研究表明,当氮分压从1%增加到20%,薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度变大,薄膜的方阻和电阻温度系数增加,薄膜的沉积速率降低;当氮分压为9%时,薄膜呈现TaN（200）面择优取向;当氮分压高于15%薄膜的方阻急剧增长。随着工作气压的增大,薄膜的溅射速率迅速变小,薄膜的方阻和电阻温度系数迅速增大。随着沉积温度的增加,薄膜的方阻和电阻温度系数减小。当沉积温度低于200℃时,薄膜结晶不完好,薄膜的方阻和TCR都很大。而当高于500℃时,温度对薄膜的结构影响不再明显。相对于其他参数,溅射功率对簿膜结构的影响很小,但是对于薄膜的溅射速率的影响巨大,从而影响了薄膜的方阻。另外,随着功率的减小,薄膜的电阻温度系数逐渐变小。通过对氮分压、工作气压、沉积温度、溅射功率等工艺参数的优化,得到用于制备电阻阵列红外场景产生器的的TaN薄膜的工艺参数为:氮分压9%、工作气压0.6Pa、沉积温度600℃、溅射功率60W、溅射时间30min。在此条件下制备的TaN薄膜方阻为48Ω/□、电阻温度系数为-198ppm/℃,可满足制作电阻阵列红外场景产生器的要求。通过优化光刻、Si和SiO2的湿法腐蚀、磁控溅射TaN薄膜和Pt/Ti电极以及电极的剥离等工艺,制作出了微桥结构的单元电阻红外场景产生器,其表面温度可达308K,时间参数约为50ms,基本满足中、长波红外仿真的要求。
张五金[9]（2008）在《微热板式微气压传感器电热力耦合分析及测试》文中指出随着微机械加工技术和MEMS技术的快速发展,微型化成为传感器发展的重要方向。采用与标准IC工艺相兼容技术制作而成的微热板式微气压传感器由于具有体积小、功耗低、量程宽、热响应快等优点,已成为国内外MEMS领域的重要研究方向。本文主要从理论分析、结构优化、以及性能测试等方面对微热板式微气压传感器进行了研究。主要包括以下内容:用经典传热理论和稀薄气体动力学对微热板式微气压传感器进行了电热理论分析并建立了传感器电热理论分析模型;采用有限元分析软件CoventorWare对三种薄膜厚度分布不同的微热板进行了热力分析,仿真结果表明,微热板结构层薄膜厚度分布的不同会影响微热板的变形方向;之后,结合微热板传热理论分析与热力有限元模拟建立了微热板式微气压传感器电热力耦合分析理论模型;采用MATLAB软件对理论模型计算求解,研究分析了微气压传感器在恒流、恒温工作模式下微热板的热变形对传感器耦合信号输出的影响。介绍了微热板式微气压传感器设计中的关键问题,采用ANSYS软件对悬浮微热板的三种不同支撑方式作了分析比较。仿真结果表明,环形支撑结构微热板不仅固体热损耗小,而且能够有效缓解薄膜材料膨胀引起的热变形。针对传感器动态性能测试的要求,完善了测控系统气压自动控制算法,设计了一种参数在线自调整模糊控制器,并实现气压自动控制。实验结果表明,该控制器具有动态响应快,稳态误差小的特点,在整个气压范围内能够获得较好的控制效果。另外,开展了微热板式微气压传感器的测试研究,测试了传感器在恒电流、恒电压和恒温三种工作模式下的响应特性。测试结果表明,恒电流与恒电压工作模式下,在10～5×104Pa气压范围内传感器较灵敏,但气压更高时由于工作温度太低,传感器灵敏度很低,在10～105Pa气压范围内传感器输出电压摆幅仅为几百毫伏;恒温工作模式下传感器输出电压随气压增加而增加,输出摆幅达到几伏,在10～105Pa范围内都有较高灵敏度。此外,从多次测试过程响应曲线的变化情况可以看出,传感器的重复性比较好,稳定性比较高。
吕品[10]（2008）在《室内空气质量控制中关键检测技术的研究》文中研究指明当前,室内空气质量问题已成为全球关注的热点。改善室内空气质量的首要前提是对室内空气污染物的检测,主要包括甲醛（HCHO）、苯系物、总挥发性有机物、氡气、石材放射、氨的检测等,其中对室内首要污染物——甲醛的检测更成为重中之重。现如今控制室内空气质量问题的主要途径是在空调上安装室内空气检测、净化装置,但空调散热器铝箔本身可能散发的难闻气味也会反过来污染室内空气质量。实现对室内甲醛和空调散热器铝箔散发气味的实时、准确的现场检测和识别是控制室内空气质量的两个关键检测技术。本文针对室内甲醛、空调散热器铝箔气味的检测,主要从甲醛敏感材料的制备、甲醛传感器性能、基于传感器阵列与BP神经网络的电子鼻对二元混合气体中0.06ppm甲醛的识别、空调散热器铝箔气味检测系统等几方面进行了系统的研究。用化学共沉淀法制备了SnO2-NiO粉体,各种表征分析表明:该粉体属于纳米级,依据NiO的掺杂浓度和粉体煅烧温度的不同其晶粒尺寸在11nm～39nm范围内变化。低浓度NiO的掺杂使金属氧化物表面的吸附氧数量增加,表面活性位相应增加,还原性气体甲醛与吸附氧的反应加快,大大提高了对甲醛气体的气敏性能。低浓度的NiO掺杂也有效地抑制了SnO2晶粒的生长,晶粒尺寸减小,比表面积增大,有利于对氧的吸附和气体表面反应。煅烧温度越高晶粒尺寸越大。NiO低浓度掺杂时XRD中只出现了SnO2衍射峰,没有任何Ni物种的衍射峰出现,低浓度的NiO可能被隔离在SnO2的表面。当纳米粉体中Sn与Ni的原子比达到4:5,经600℃煅烧后,XRD中出现了NiO衍射峰,体系发生了两相分离。调和SnO2-NiO粉体涂覆在微热板敏感区经退火后制成甲醛传感器,用自行搭建的气体传感器自动测试系统对甲醛传感器的测试表明:低浓度NiO掺杂的SnO2-NiO甲醛传感器的电特性行为表现为n型。该传感器对痕量甲醛响应灵敏、选择性好、稳定性好。最佳工作温度为300℃,在300℃下加热功率为180mW。其响应时间和恢复时间随着甲醛气体的浓度不同而变化。环境温度对传感器影响较大;相对湿度超过30%时对甲醛传感器的影响很小。空气中O2的浓度对0.06ppmHCHO及其干扰气的响应几乎没有影响。基于气体传感器阵列与BP神经网络的电子鼻实现了对二元混合气中0.06ppmHCHO和低浓度干扰气体的定量识别。传感器阵列由所研制的甲醛和其他几种掺杂不同贵金属的SnO2薄膜传感器构成。用主成分分析法对传感器阵列信号进行压缩降维后,构建了BP神经网络对0.06ppmHCHO进行了有效识别,结果表明:对单一成分的0.06ppmHCHO的识别率为88.8%,而在乙醇、甲苯、α-派烯、VOCsmixture等干扰气体存在时,对0.06ppmHCHO的识别率分别为92%、89.3%、90.0%和96.7%。该识别率可与文献报道的电子鼻对不同种类、不同浓度的气体的识别率相比拟。电子鼻能有效地识别二元混合气体中0.06ppmHCHO。针对空调散热器铝箔散发的气味研发了空调散热器铝箔气味检测系统。该系统具有重复性,可在现场实时检测。设定的阈值随环境温湿度的变化而变化。传感器阵列由所研制的甲醛传感器和其他4只商售传感器构成。采用sum of deltV数据处理方法和神经网络相结合的两级数据处理模式。实测数据表明:当sum of deltV的值与设定阈值的差值的绝对值大于0.1时,可只用sum of deltV数据处理方法对空调散热器铝箔散发的气味直接进行判定;当sum of deltV的值与设定的阈值很接近时,即两者的差值的绝对值小于0.1时,需用神经网络做进一步的判定。Sum of deltV数据处理方法和神经网络相结合的判定结果与气味专家的判定结果完全吻合。该检测系统已被国际某知名大公司用于生产线的产品质量检测。
二、微热板阵列的热测试和热分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微热板阵列的热测试和热分析（论文提纲范文）
（1）SnO2纳米材料微结构及其掺杂的气敏性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 气体传感器的应用及研究意义 |
| 1.2 SnO_2气敏材料研究现状 |
| 1.3 SnO_2气敏特性的计算机模拟计算 |
| 1.4 密度泛函理论基础 |
| 1.5 本文研究思路及主要研究内容 |
| 2 实验方法及计算机模拟计算方法 |
| 2.1 气敏材料制备方法 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.3 气敏性能测试 |
| 2.3.1 目标气体简介 |
| 2.3.2 气敏性能参数 |
| 2.4 模拟计算方法 |
| 2.4.1 Bloch定理 |
| 2.4.2 第一性原理赝势法 |
| 2.4.3 计算过程 |
| 2.4.4 计算平台及参数设置 |
| 2.4.5 本文计算内容 |
| 3 溶胶凝胶法制备SnO_2纳米颗粒及其气敏特性 |
| 3.1 SnO_2纳米颗粒的制备和表征 |
| 3.1.1 材料制备 |
| 3.1.2 材料表征 |
| 3.2 低功耗微热板式气敏元件的制备 |
| 3.2.1 微热板简介 |
| 3.2.2 微热板式气敏元件的制备 |
| 3.3 气敏性能测试及结果分析 |
| 3.3.1 最佳工作温度 |
| 3.3.2 TiO_2和CNT的最佳掺杂比例 |
| 3.3.3 乙醇气体检测结果 |
| 3.4 SnO_2纳米颗粒的气敏机理分析 |
| 3.4.1 SnO_2基体材料的气敏机理 |
| 3.4.2 TiO_2掺杂提升SnO_2材料气敏特性机理 |
| 3.4.3 碳纳米管(CNT)掺杂提升SnO_2材料气敏特性机理 |
| 3.5 SnO_2(110)晶面气体吸附特性的模拟计算及结果分析 |
| 3.5.1 SnO_2块体材料建模及其能带结构 |
| 3.5.2 SnO_2(110)晶面结构及其物理特性 |
| 3.5.3 氧在SnO_2(110)晶面的吸附 |
| 3.5.4 乙醇、甲醇和甲醛在已吸附氧的SnO_2(110)晶面的吸附特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 碳球模板法制备CuO/SnO_2空心微球及其气敏特性 |
| 4.1 CuO/SnO_2空心微球材料的制备和表征 |
| 4.1.1 纯净SnO_2空心微球的制备 |
| 4.1.2 CuO/SnO_2空心微球材料的制备 |
| 4.1.3 CuO/SnO_2材料表征 |
| 4.2 气敏性能测试及结果分析 |
| 4.2.1 气敏元件制备及气敏性能测试方法 |
| 4.2.2 最佳工作温度 |
| 4.2.3 CuO最佳掺杂比例 |
| 4.2.4 响应/恢复特性 |
| 4.2.5 选择特性 |
| 4.3 CuO/SnO_2复合材料的气敏提升机理 |
| 4.4 Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的气体吸附特性模拟计算 |
| 4.4.1 Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的建模及结构优化 |
| 4.4.2 O_2分子在Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的吸附 |
| 4.4.3 乙醇等在Cu替位掺杂且吸附氧的SnO_2(110)还原面的吸附 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 溶胶凝胶-碳球模板法制备Ag/SnO_2空心微球及其气敏特性 |
| 5.1 表面修饰纳米Ag颗粒的SnO_2空心微球材料的制备及表征 |
| 5.1.1 SnO_2空心微球材料的制备 |
| 5.1.2 表面修饰纳米Ag颗粒SnO_2空心微球材料制备 |
| 5.1.3 材料表征 |
| 5.2 表面修饰纳米Ag的SnO_2空心微球材料气敏性能测试及结果分析 |
| 5.2.1 最佳工作温度 |
| 5.2.2 气体响应特性 |
| 5.2.3 选择特性 |
| 5.3 表面修饰纳米Ag的SnO_2空心微球材料合成机理和气敏机理 |
| 5.3.1 材料合成机理 |
| 5.3.2 材料气敏机理 |
| 5.4 表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面上气体吸附特性的模拟计算 |
| 5.4.1 表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面建模及结构优化 |
| 5.4.2 氧在表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面吸附特性 |
| 5.4.3 乙醇等气体在表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面吸附特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于生物模板的仿生分级SnO_2材料及其气敏特性 |
| 6.1 仿生分级SnO_2纳米微结构的制备及表征 |
| 6.1.1 材料制备 |
| 6.1.2 材料表征 |
| 6.2 气敏性能测试及结果分析 |
| 6.2.1 旁热式气敏元件制作 |
| 6.2.2 最佳工作温度 |
| 6.2.3 连续响应测试 |
| 6.2.4 响应/恢复特性 |
| 6.2.5 选择特性 |
| 6.2.6 长期稳定性 |
| 6.3 生物模板气敏材料合成机理和气敏机理 |
| 6.3.1 材料合成机理 |
| 6.3.2 仿生分级SnO_2纳米材料气体灵敏度提升机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）陶瓷微热板气体传感器阵列及检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 危化品气体检测技术 |
| 1.2.2 微结构气体传感器检测技术 |
| 1.2.3 硅基微热板气体传感器及阵列的工艺技术 |
| 1.2.4 微热板的加热器技术 |
| 1.2.5 电子鼻系统中传感器阵列技术 |
| 1.2.6 陶瓷微热板传感器阵列技术 |
| 1.3 课题来源及论文主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 陶瓷微热板传感器阵列的热力学分析 |
| 2.1 微热板气体传感器热失稳特性 |
| 2.1.1 微热板稳态特性 |
| 2.1.2 微热板瞬态特性 |
| 2.1.3 微热板热仿真分析 |
| 2.2 微热板气体传感器热力学模型分析 |
| 2.2.1 多层异质膜热应力模型分析 |
| 2.2.2 热应力仿真分析 |
| 2.3 微热板的尺寸效应分析 |
| 2.3.1 几何尺寸效应 |
| 2.3.2 膜梁应力尺寸效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 In-Nb复合敏感材料的气敏机理分析 |
| 3.1 气敏机理分析 |
| 3.1.1 敏感膜的吸附机理 |
| 3.1.2 敏感膜导电机制分析 |
| 3.2 SnO_2气敏材料合成与分析 |
| 3.2.1 SnO_2敏感材料的合成 |
| 3.2.2 气敏材料的杂化与分析 |
| 3.3 In-Nb复合敏感材料合成 |
| 3.3.1 In-Nb敏感材料的合成方法 |
| 3.3.2 In-Nb敏感材料表征与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 陶瓷微热板气体传感器阵列关键工艺技术 |
| 4.1 AlN陶瓷微热板传感器阵列的制备 |
| 4.1.1 热隔离结构微热板传感器阵列设计 |
| 4.1.2 传感器阵列的工艺实验步骤 |
| 4.2 光刻剥离方法的实现 |
| 4.2.1 反转工艺法 |
| 4.2.2 柔性机械剥离法 |
| 4.2.3 柔性机械剥离工艺的实现 |
| 4.3 激光刻蚀微加工工艺与实现 |
| 4.3.1 激光刻蚀工艺方法 |
| 4.3.2 微热板激光热隔离刻蚀工艺实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 陶瓷微热板气体传感器阵列特性测试分析 |
| 5.1 热失稳特性测试与分析 |
| 5.1.1 热干扰特性 |
| 5.1.2 热响应特性 |
| 5.1.3 温度调制动态响应特性与分析 |
| 5.2 气敏响应特性测试与分析 |
| 5.2.1 气敏响应特性 |
| 5.2.2 灵敏度特性 |
| 5.2.3 重复性和一致性 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 传感器阵列干扰模型建立与检测系统实现 |
| 6.1 干扰度模型分析 |
| 6.1.1 多气体传感器阵列干扰模型建立 |
| 6.1.2 干扰度分析 |
| 6.2 检测系统设计 |
| 6.2.1 系统设计方案 |
| 6.2.2 实验系统方案 |
| 6.2.3 系统硬件设计 |
| 6.3 系统软件设计 |
| 6.3.1 系统软件 |
| 6.3.2 上位机软件 |
| 6.4 气体传感器阵列系统标定测试 |
| 6.4.1 传感器阵列检测系统测试 |
| 6.4.2 气体传感器阵列检测误差分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）聚苯胺渗透纳米孔Al2O3修饰硅基传感器及气敏特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 室内污染气体检测方法 |
| 1.2.2 MEMS 气体传感器 |
| 1.2.3 气体敏感材料 |
| 1.2.4 多孔 Al_2O_3阳极氧化技术 |
| 1.2.5 薄膜微加热器技术 |
| 1.2.6 微结构稳态温度梯度仿真 |
| 1.3 课题来源及本文研究的主要内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 本文研究的主要内容 |
| 第2章 微传感器结构设计与仿真分析 |
| 2.1 微传感器的构成及设计原则 |
| 2.1.1 微传感器的构成 |
| 2.1.2 传感器微热板的设计原则 |
| 2.1.3 微热板的设计指标 |
| 2.2 新型硅基芯片叠层结构设计 |
| 2.2.1 新型硅基芯片叠层结构 |
| 2.2.2 微热板的结构设计 |
| 2.3 传感器微热板热分析 |
| 2.3.1 一维稳态传热模型的建立 |
| 2.3.2 Al_2O_3/微加热器和信号电极/基片 |
| 2.3.3 微加热器和信号电极/Al_2O_3/基片 |
| 2.3.4 Al_2O_3/微加热器/基片 |
| 2.3.5 最佳微结构的优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 芯片的工艺实现与微热板测试 |
| 3.1 关键技术分析 |
| 3.2 微传感器芯片的制作 |
| 3.3 芯片微热器的性能测试与分析 |
| 3.3.1 加热器薄膜的表征分析 |
| 3.3.2 微热器的热特性测试及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 中间层氧化铝膜的工艺实现与分析 |
| 4.1 铝膜的阳极氧化工艺过程 |
| 4.1.1 实验仪器 |
| 4.1.2 阳极氧化工艺过程 |
| 4.2 硅基面上形成铝膜的研究 |
| 4.2.1 磁控溅射法成膜的研究 |
| 4.2.2 真空蒸发法成膜的研究 |
| 4.2.3 膜表面表征及机理分析 |
| 4.3 纳米孔氧化铝的表征分析 |
| 4.3.1 溅射铝膜的阳极氧化表征分析 |
| 4.3.2 蒸发 Al 膜的阳极氧化表征分析 |
| 4.4 纳米孔氧化铝膜的形成机理 |
| 4.4.1 电流密度特征分析 |
| 4.4.2 氧化铝膜形成机理分析 |
| 4.5 介孔内生长敏感材料方法的研究 |
| 4.5.1 生长敏感材料的方法 |
| 4.5.2 超声波的作用 |
| 4.5.3 介孔内成长敏感材料的机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 聚苯胺/无机物复合气敏材料的研究 |
| 5.1 聚苯胺的合成过程 |
| 5.2 敏感材料表征分析 |
| 5.2.1 扫描电镜表征分析 |
| 5.2.2 紫外光谱表征分析 |
| 5.2.3 热失重表征分析 |
| 5.3 聚苯胺基气敏材料的敏感原理 |
| 5.3.1 聚苯胺的敏感原理 |
| 5.3.2 聚苯胺基的敏感原理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 传感器特性测试与气敏机理探讨 |
| 6.1 传感器测试与实验方法 |
| 6.2 传感器性能测试与分析 |
| 6.2.1 对苯蒸汽的气敏性测试 |
| 6.2.2 对氨气的气敏性测试 |
| 6.2.3 对甲醛的气敏性测试 |
| 6.3 聚苯胺/无机物复合材料的气敏机理探讨 |
| 6.3.1 PANI/TiO_2对苯蒸汽的机理探讨 |
| 6.3.2 PANI/TiO_2对氨气的机理探讨 |
| 6.3.3 PANI/ZnO 对甲醛的机理探讨 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）硅基微热板及SnO2气敏薄膜的测试与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 金属氧化物半导体气体传感器及其发展 |
| 1.2 微热板上制备SnO_2气敏薄膜的方法 |
| 1.3 膜厚对气体传感器的影响及其研究现状 |
| 1.4 本文主要工作内容 |
| 2 SnO_2气体传感器及相关理论 |
| 2.1 SnO_2薄膜的敏感机理 |
| 2.2 SnO_2气体传感器主要特性 |
| 2.2.1 传感器气敏电阻R_a和R_g |
| 2.2.2 初期稳定特性 |
| 2.2.3 灵敏度 |
| 2.2.4 响应时间 |
| 2.2.5 恢复时间 |
| 2.2.6 选择性 |
| 2.2.7 长期稳定性 |
| 2.3 SnO_2气体传感器气敏特性影响因素分析 |
| 2.3.1 工作温度的影响 |
| 2.3.2 气压的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微热板气体传感器的制备 |
| 3.1 微热板气体传感器制作流程设计 |
| 3.2 微热板及其引线封装 |
| 3.3 气敏膜溅射 |
| 3.4 SnO_2薄膜的表征 |
| 3.4.1 SnO_2薄膜的X射线衍射(XRD)测试 |
| 3.4.2 SnO_2薄膜的X-射线能谱仪(EDS)测试 |
| 3.4.3 SnO_2薄膜的SEM测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微热板式气体传感器基本性能测试分析 |
| 4.1 微热板性能仿真及测试 |
| 4.1.1 微热板的功耗温度关系 |
| 4.1.2 微热板温度分布梯度 |
| 4.1.3 微热板的热响应时间 |
| 4.1.4 微热板形变及应力分布 |
| 4.2 气压对微热板加热电阻影响 |
| 4.2.1 实验系统搭建 |
| 4.2.2 实验结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 微热板式气体传感器气敏特性测试 |
| 5.1 微热板式气体传感器测试系统 |
| 5.2 微热板气体传感器气敏特性测试 |
| 5.2.1 R_a-工作温度曲线 |
| 5.2.2 响应时间和恢复时间 |
| 5.2.3 膜厚与灵敏度关系 |
| 5.2.4 灵敏度-工作温度曲线 |
| 5.2.5 灵敏度-气体浓度曲线 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）微热板气体传感器阵列的单片集成电路设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微热板气体传感器的发展概述 |
| 1.1.1 发展历程 |
| 1.1.2 研究热点 |
| 1.2 微热板气体传感器阵列的集成技术 |
| 1.2.1 集成化的一般架构 |
| 1.2.2 集成化的发展现状 |
| 1.3 本文研究意义及内容 |
| 2 集成气体传感器的整体方案 |
| 2.1 单片集成存在的问题 |
| 2.2 CMOS工艺兼容的钨微热板结构 |
| 2.3 钨微热板电加热性能测试与分析 |
| 2.3.1 钨微热板的温度系数测试 |
| 2.3.2 钨微热板加热电流与温度关系测试 |
| 2.4 芯片系统方案与各电路模块介绍 |
| 2.4.1 芯片系统方案设计 |
| 2.4.2 加热器驱动电路模块 |
| 2.4.3 气体传感器的温度补偿 |
| 2.4.4 信号采集电路模块 |
| 3 芯片电路设计与仿真分析 |
| 3.1 加热驱动电路 |
| 3.1.1 可调电流源电路设计 |
| 3.1.2 MOS开关控制单元电路设计 |
| 3.1.3 加热驱动电路仿真结果 |
| 3.2 信号采集电路 |
| 3.2.1 模拟开关电路设计 |
| 3.2.2 3-8译码器电路设计 |
| 3.2.3 信号采集电路仿真结果 |
| 3.3 芯片系统电路仿真 |
| 4 单片集成系统的版图设计 |
| 4.1 版图设计准则 |
| 4.2 版图验证 |
| 4.3 电路模块版图设计 |
| 4.3.1 MOS开关控制电路版图 |
| 4.3.2 可调电流源电路版图 |
| 4.3.3 信号采集电路版图 |
| 4.4 整体版图设计及实现 |
| 4.4.1 版图布局 |
| 4.4.2 版图实现 |
| 5 测试结果与分析 |
| 5.1 单片机程序设计 |
| 5.2 测试结果与分析 |
| 5.2.1 单个微热板加热驱动电路测试 |
| 5.2.2 微热板阵列加热驱动电路测试 |
| 5.2.3 信号采集电路测试 |
| 5.3 加热驱电路改进 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）集成皮拉尼真空传感器系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 真空科学及真空传感器介绍 |
| 1.2 皮拉尼传感器的基本原理及硅微皮拉尼传感器的发展 |
| 1.2.1 不同结构的硅微皮拉尼传感器 |
| 1.2.2 不同加热材料的硅微皮拉尼传感器 |
| 1.3 与集成电路工艺兼容的皮拉尼传感器系统发展 |
| 1.3.1 浅谈传感器系统的意义 |
| 1.3.2 皮拉尼传感器系统的发展 |
| 1.4 本文的研究意义及内容 |
| 2 硅微皮拉尼传感器中气体导热的微尺度效应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气体导热原理及硅微皮拉尼传感器的微观敏感机理 |
| 2.3 气体导热的微尺度效应 |
| 2.3.1 文献中气体导热的微尺度效应描述 |
| 2.3.2 微热桥中气体导热的微尺度效应 |
| 2.3.3 微热桥中气体导热、对流与辐射 |
| 2.4 气体导热的微尺度效应在微热桥热分析中的应用 |
| 2.4.1 微热桥的电-热-力耦合分析 |
| 2.4.2 微热桥模型的误差及不足 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 与CMOS工艺兼容的钨微热板设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典的微热板设计 |
| 3.2.1 结构设计 |
| 3.2.2 材料选择 |
| 3.3 钨微热板的设计 |
| 3.4 钨微热板的加工 |
| 3.4.1 钨微热板的CMOS加工 |
| 3.4.2 钨微热板的Post-CMOS加工 |
| 3.4.3 快速判断微热板牺牲层腐蚀结束 |
| 3.4.4 钨微热板的照片 |
| 3.5 钨微热板的参数测试 |
| 3.5.1 钨的方块电阻测量 |
| 3.5.2 钨微热板的电阻测量 |
| 3.5.3 钨的温度系数测量 |
| 3.5.4 钨微热板的热阻测量 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 集成皮拉尼真空传感器系统的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器系统的功能及架构 |
| 4.3 传感器阵列化及其驱动电路 |
| 4.3.1 传感器的阵列化 |
| 4.3.2 传感器的驱动电路 |
| 4.3.3 传感器的温度补偿 |
| 4.4 集成运算放大器的设计 |
| 4.5 以IP硬核引入的AD变换器 |
| 4.6 数字电路的功能 |
| 4.6.1 数字集成电路的设计方法 |
| 4.6.2 数字集成电路的功能 |
| 4.7 数字电路的设计 |
| 4.7.1 寄存器级描述 |
| 4.7.2 功能验证 |
| 4.7.3 综合产生网表 |
| 4.7.4 静态时序分析 |
| 4.7.5 数字电路的布局、布线 |
| 4.8 传感器系统的集成 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 传感器系统的测试及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传感器芯片及真空测试系统 |
| 5.2.1 传感器系统及测试电路板的照片 |
| 5.2.2 测试系统的搭建 |
| 5.2.3 真空腔内的温度说明 |
| 5.3 运算放大器的测试 |
| 5.4 传感器对气压的响应 |
| 5.4.1 传感器的满量程输出 |
| 5.4.2 传感器的迟滞 |
| 5.4.3 传感器的线性区间及灵敏度分析 |
| 5.5 影响传感器输出的因素 |
| 5.5.1 加工工艺偏差的影响 |
| 5.5.2 环境温度的影响 |
| 5.5.3 气体种类的影响 |
| 5.5.4 传感器的长期稳定性 |
| 5.6 数字电路的测试 |
| 5.6.1 AD变换器、EEPROM的读取 |
| 5.6.2 与外部处理器接口电路的测试 |
| 5.6.3 显示功能的测试 |
| 5.7 传感器系统的功耗测量 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）微热板式微气压传感器电热力耦合及瞬态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微气压传感器研究背景 |
| 1.2 微热板传感器研究关键问题与现状 |
| 1.3 本文研究的内容 |
| 2 微热板式微气压传感器电热力藕合理论 |
| 2.1 微热板式微气压传感器的工作原理及其加工工艺流程 |
| 2.1.1 微热板的工作原理 |
| 2.1.2 微热板的加工工艺流程 |
| 2.2 微热板式微气压传感器热传导理论 |
| 2.3 微热板式微气压传感器传热形式 |
| 2.3.1 气体热传导 |
| 2.3.2 气体对流换热 |
| 2.3.3 支撑桥导热 |
| 2.3.4 热辐射 |
| 2.4 微热板式微气压传感器电热力耦合影响因素分析 |
| 2.4.1 薄膜厚度 |
| 2.4.2 气隙高度 |
| 2.4.3 微热板面积和支撑桥尺寸 |
| 2.4.4 加热电阻条 |
| 2.4.5 支撑桥宽度优化选取 |
| 2.5 微热板式微气压传感器耦合分析 |
| 3 微热板式微气压传感器电热力耦合仿真 |
| 3.1 微气压传感器电热理论分析 |
| 3.1.1 理论模型的建立 |
| 3.1.2 模型加载与求解 |
| 3.1.3 模拟结果和分析 |
| 3.2 微气压传感器热传导分析 |
| 3.2.1 有限元模型的建立 |
| 3.2.2 数据的计算与加载 |
| 3.2.3 仿真分析 |
| 4 微热板式微气压传感器电热力耦合瞬态分析 |
| 4.1 模型建立与分析 |
| 4.1.1 有限元模型的建立 |
| 4.1.2 加载和求解 |
| 4.1.3 模拟结果和分析 |
| 4.2 微气压传感器电热力耦合瞬态点拟合 |
| 4.3 微气压传感器稳态与瞬态分析比较结论 |
| 5 测试系统气压自动控制及传感器性能测试 |
| 5.1 测试系统气压自动控制 |
| 5.1.1 测试系统组成及工作原理 |
| 5.1.2 自动测试系统的基本要求 |
| 5.1.3 微热板式微气压传感器测试电路 |
| 5.2 影响传感器测试效果的因素 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）用于动态红外场景产生器的TaN薄膜研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 电阻阵列红外场景产生器 |
| 1.1.2 微桥结构电阻阵列 |
| 1.2 氮化钽薄膜的研究现状 |
| 1.2.1 TaN 薄膜的性能与应用 |
| 1.2.2 TaN 薄膜的研究现状 |
| 1.3 课题的研究意义 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 试验与测试方法 |
| 2.1 氮化钽薄膜的制备 |
| 2.1.1 反应磁控溅射的原理 |
| 2.1.2 本文所采用的溅射设备 |
| 2.2 微观分析方法 |
| 2.2.1 X 射线衍射原理 |
| 2.2.2 SEM 的工作原理 |
| 2.2.3 AFM 的工作原理 |
| 2.2.4 薄膜厚度测试（台阶仪） |
| 2.3 薄膜性能表征 |
| 2.3.1 方阻测试（四探针） |
| 2.3.2 电阻温度系数（TCR）测量 |
| 第三章 氮化钽薄膜的制备及性能研究 |
| 3.1 薄膜沉积设备与实验原料 |
| 3.2 薄膜制备过程 |
| 3.2.1 靶材清洁及基片清洗 |
| 3.2.2 薄膜的制备 |
| 3.3 实验研究结果与讨论 |
| 3.3.1 氮分压 |
| 3.3.2 工作气压 |
| 3.3.3 沉积温度 |
| 3.3.4 溅射功率 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 单元电阻红外场景产生器的制作 |
| 4.1 红外辐射的理论基础 |
| 4.1.1 热辐射原理 |
| 4.1.2 红外图像产生机理 |
| 4.1.3 电阻阵列加热方法 |
| 4.1.4 电阻元的热计算 |
| 4.2 器件的图形化方法 |
| 4.2.1 光刻工艺 |
| 4.2.2 剥离技术 |
| 4.2.3 化学湿法刻蚀 |
| 4.3 单元电阻红外场景产生器的制作 |
| 4.3.1 单元电阻红外场景产生器结构设计 |
| 4.3.2 单元电阻红外场景产生器的制作 |
| 4.4 单元电阻红外场景产生器性能的测试 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
（9）微热板式微气压传感器电热力耦合分析及测试（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微型热传导气压传感器 |
| 1.1.1 工作原理 |
| 1.1.2 国内外研究概况 |
| 1.2 微热板加热技术 |
| 1.2.1 微热板简介 |
| 1.2.2 微热板研究中的关键问题 |
| 1.3 本文研究的内容 |
| 2 微热板式微气压传感器及其测试 |
| 2.1 微热板式微气压传感器 |
| 2.1.1 微热板式微气压传感器的加工工艺流程 |
| 2.1.2 微热板式微气压传感器的基本特性 |
| 2.2 微热板式微气压传感器的测试 |
| 2.2.1 影响微气压传感器测试的因素 |
| 2.2.2 自动测试系统的基本要求 |
| 2.2.3 微热板式微气压传感器测试电路 |
| 3 微热板式微气压传感器电热力耦合分析 |
| 3.1 传感器电热力耦合分析简介 |
| 3.2 微气压传感器电热理论分析 |
| 3.2.1 理论模型的建立 |
| 3.2.2 气体热传导 |
| 3.2.3 支撑桥热传导 |
| 3.2.4 模型求解 |
| 3.3 微气压传感器热力分析 |
| 3.3.1 微热板力学设计 |
| 3.3.2 微热板热力有限元模拟 |
| 3.4 微气压传感器电热力耦合响应分析 |
| 3.4.1 加热电流恒定时传感器的响应特性 |
| 3.4.2 微热板温度恒定时传感器的响应特性 |
| 4 微热板式微气压传感器结构优化 |
| 4.1 结构设计中的关键问题 |
| 4.1.1 薄膜厚度 |
| 4.1.2 气隙高度 |
| 4.1.3 微热板面积和支撑桥尺寸 |
| 4.1.4 加热电阻条 |
| 4.2 微热板支撑结构优化 |
| 4.2.1 微热板支撑类型 |
| 4.2.2 微热板有限元分析 |
| 5 测试系统气压自动控制及传感器性能测试 |
| 5.1 测试系统气压自动控制 |
| 5.1.1 测试系统组成及工作原理 |
| 5.1.2 参数在线自调整模糊控制器的设计 |
| 5.1.3 参数在线自调整模糊控制器的算法实现 |
| 5.1.4 控制系统建模与仿真 |
| 5.1.5 真空腔气压自动控制实验 |
| 5.2 传感器性能测试与分析 |
| 5.2.1 恒电流模式测试与分析 |
| 5.2.2 恒电压模式测试与分析 |
| 5.2.3 恒温模式测试与分析 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）室内空气质量控制中关键检测技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 室内空气首要污染物——甲醛 |
| 1.1.1 甲醛的理化性质 |
| 1.1.2 室内甲醛的来源 |
| 1.1.3 甲醛对人体的危害 |
| 1.1.4 甲醛的检测标准 |
| 1.2 甲醛检测方法的研究现状 |
| 1.2.1 比色法 |
| 1.2.2 极谱法 |
| 1.2.3 色谱法 |
| 1.2.4 光谱法 |
| 1.2.5 荧光法 |
| 1.2.6 传感器法 |
| 1.3 半导体气敏传感器及电子鼻技术 |
| 1.4 本文的研究意义及内容 |
| 2 纳米SnO_2-NiO粉体的制备及表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米SnO_2-NiO粉体的制备 |
| 2.2.1 实验仪器及试剂 |
| 2.2.2 纳米SnO_2-NiO粉体的制备 |
| 2.3 纳米SnO_2-NiO粉体的表征 |
| 2.3.1 纳米SnO_2-NiO粉体的晶向结构 |
| 2.3.2 纳米SnO_2-NiO粉体的表面形貌 |
| 2.3.3 纳米SnO_2-NiO粉体的X-射线能量色散谱分析(EDX) |
| 2.3.4 纳米SnO_2-NiO粉体的X-射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.4 小结 |
| 3 SnO_2-NiO甲醛传感器的性能测试与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SnO_2-NiO甲醛传感器的研制 |
| 3.2.1 微热板的结构及加工工艺 |
| 3.2.2 SnO_2-NiO甲醛传感器的制作 |
| 3.3 气体传感器自动测试系统 |
| 3.4 SnO_2-NiO甲醛气体传感器的性能测试 |
| 3.4.1 工作温度-加热功耗曲线 |
| 3.4.2 电阻测试 |
| 3.4.3 煅烧温度对传感器响应的影响 |
| 3.4.4 掺杂对SnO_2-NiO甲醛传感器响应的影响 |
| 3.4.5 响应-气体浓度曲线 |
| 3.4.6 选择性 |
| 3.4.7 响应时间和恢复时间 |
| 3.4.8 稳定性 |
| 3.4.9 环境温湿度的影响 |
| 3.4.10 空气中O_2的影响 |
| 3.5 SnO_2-NiO敏感膜对甲醛气体的气敏机理初步研究 |
| 3.5.1 金属氧化物气敏机理概述 |
| 3.5.2 SnO_2-NiO敏感膜对甲醛气体的气敏机理初探 |
| 3.6 小结 |
| 4 基于传感器阵列与BP神经网络的电子鼻对室内甲醛的识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器阵列的组成 |
| 4.2.1 掺杂贵金属的SnO_2薄膜气体传感器制备工艺 |
| 4.2.2 传感器的敏感特性 |
| 4.3 主成分分析法(PCA) |
| 4.4 BP(Back Propagation)神经网络的识别 |
| 4.4.1 隐含层的数目 |
| 4.4.2 隐含层节点数的选择 |
| 4.4.3 网络初始权值的选择 |
| 4.4.4 BP神经网络模型的建立 |
| 4.4.5 BP神经网络的识别结果 |
| 4.5 小结 |
| 5 空调散热器铝箔气味检测系统的研究 |
| 5.1 空调散热器铝箔的生产过程 |
| 5.2 空调散热器铝箔气味检测系统的硬件 |
| 5.3 空调散热器铝箔气味检测系统的软件 |
| 5.3.1 空调散热器铝箔气味检测系统软件的整体设计思想 |
| 5.3.2 数据采集 |
| 5.3.3 数据处理 |
| 5.3.4 数据存储、读取 |
| 5.3.5 检测结果显示 |
| 5.4 空调散热器铝箔气味检测系统的阈值 |
| 5.5 空调散热器铝箔气味检测系统的实测数据 |
| 5.6 空调散热器铝箔气味检测系统的性能 |
| 5.7 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 创新点摘要 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、微热板阵列的热测试和热分析（论文参考文献）
- [1]SnO2纳米材料微结构及其掺杂的气敏性能研究[D]. 李美花. 大连理工大学, 2017(08)
- [2]陶瓷微热板气体传感器阵列及检测系统研究[D]. 赵文杰. 哈尔滨理工大学, 2015(06)
- [3]聚苯胺渗透纳米孔Al2O3修饰硅基传感器及气敏特性研究[D]. 冯侨华. 哈尔滨理工大学, 2014(01)
- [4]硅基微热板及SnO2气敏薄膜的测试与分析[D]. 杨波. 大连理工大学, 2014(07)
- [5]微热板气体传感器阵列的单片集成电路设计[D]. 程义军. 大连理工大学, 2014(07)
- [6]集成皮拉尼真空传感器系统研究[D]. 汪家奇. 大连理工大学, 2010(10)
- [7]微热板式微气压传感器电热力耦合及瞬态特性研究[D]. 邵明亮. 大连理工大学, 2009(07)
- [8]用于动态红外场景产生器的TaN薄膜研究[D]. 康杰. 电子科技大学, 2009(11)
- [9]微热板式微气压传感器电热力耦合分析及测试[D]. 张五金. 大连理工大学, 2008(05)
- [10]室内空气质量控制中关键检测技术的研究[D]. 吕品. 大连理工大学, 2008(05)