[发明专利]一种多电极组合式集成气体传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及到一种新型气体传感器。

背景技术

气体传感器是用于检测一种或多种特定气体存在的传感设备，如检测一氧化碳、VOC气体等。其中，半导体气体传感器的原理是：采用半导体材料为传感材料，当气体分子被材料表面吸附后，材料载流子浓度发生变化，从而改变该材料的电导率。

传统气体传感器一般由一对敏感电极和一对加热电极，这样一个气体传感器单元具有四个电极，例如，2012年9月5日公告的编号为CN202421118U的中国专利，揭示一种气体传感器芯片，含有4个电极。目前，为了在实际应用中提高气体传感器的稳定性和准确性，通常使用由多个气体传感器单元组成的气体传感器阵列，例如，2003年11月5日公告的编号为CN1453584A的中国专利，揭示了一种基于气体传感器阵列技术的食品气味快速无损检测方法及装置。该发明将多个传感器均匀交错布置在条状的反应室，形成传感器阵列，因此造成反应室较大，且连接的传感器阵列的电极数量较多。有鉴于此，提供一种能有效减小气体传感器阵列体积，同时能减少电极数量的集成气体传感器实为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成多个敏感电极的气体传感器，解决了传感器阵列体积较大的问题，同时解决了传感器阵列的电极较多的问题。

本发明的技术方案如下：

一种多电极组合式集成气体传感器，包括：绝缘基底、形成于绝缘基底上的加热器及加热器电极、形成于绝缘基底上并以一定规则分布的N个敏感电极、形成于绝缘基底上的传感薄膜。其中，N大于2，不同敏感电极相互不接触，敏感电极与加热器不接触；传感薄膜含有传感微粒，形成于绝缘基底上，并且覆盖全部敏感电极表面。加热电极在直流电压下工作，通过调整加热电极两端电压，控制传感器阵列的工作温度，并确保所有敏感电极处于同一温度。在N个敏感电极中，每次选择两个敏感电极作为传感器单元的信号输出，共有N(N-1)/2种选择，构成了含有N(N-1)/2个传感器单元的传感器阵列。

本发明的效果和益处是，相比于含有相同数量传感器单元的现有技术，本发明减小了传感器阵列体积、减少了电极的数量，即利用有限数量电极形成更多地传感器单元。

附图说明

附图1是实施例1的结构示意图，其中N=4。

附图2是实施例2的结构示意图，其中N=4。

图中：1、2、7、8为加热器电极；3、4、5、6、9、10、11、12为敏感电极。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

本发明提供了一种多电极组合式集成气体传感器，包括设置在绝缘基底上的加热器和N个敏感电极。图1和图2是本发明的两个实施例，敏感电极的数量都是4个，即N等于4，区别是敏感电极的形状和分布不同。每个实施例的加热器与敏感电极被设置在绝缘基底上。加热器呈迂折状分布于敏感电极片四周，敏感电极各自独立且不与加热器接触。制备方法包括以下步骤：

多电极组合式集成气体传感器采用的加热电极和敏感电极在同一基底上；

图形制作过程为：对基底进行清洗并预处理，通过磁控溅射等工艺在基底抛光的表面溅射Pt膜，用匀胶机涂胶，在曝光机上曝光和显影等，再进行反溅刻蚀形成加热器电极和敏感电极图形。敏感电极和加热器的宽度和长度可以根据需要设计；

将加热器电极和敏感电极电焊引出后，采用旋涂、滴涂等工艺在基底表面涂覆传感薄膜，如碳纳米管薄膜。加热电极在直流电压下工作，通过调整加热电极两端电压，控制传感器阵列的工作温度，并确保所有敏感电极处于同一温度。利用一对模拟开关每次选择两个敏感电极作为传感器信号输出，根据传感薄膜的具体特性可以将电导、电压或电容作为输出。每个实施例含有4个敏感电极，一次选择2个，共有6种选择，构成了含有6个传感器单元的传感器阵列。