[发明专利]热敏感层气体传感器

说明书

本发明涉及一种具有热敏感层的传感器，包括：承载敏感层(12)的绝缘基底(10)；采用被配置为与敏感层(12)电接触的两个相邻的导电道形式的两个互补测量电极(E1、E2)；以及采用被布置在基底上的用于均匀加热敏感层的有源区的电阻道的形式的加热元件(14)。电阻道(14')包括至少三个超过电阻道长度的匀称间隔的电力供应点，且为每个位列偶数的点供应第一电源电压(0)，而为每个位列奇数的点供应第二电源电压(Vh')。

技术领域

本发明涉及分子传感器，特别是采用热敏感层运行的气体传感器。

背景技术

这种类型的传感器的敏感层通常包括半导体氧化物，根据将要检测的分子来选择半导体氧化物的性质和操作温度。敏感层的电阻率依据由氧化层吸附的分子浓度而变化。

图1A和1B示意性地示出常规热敏感层传感器的顶视图和沿着轴AA的截面，例如，如在以下论文中所描述的：[I Dewa Putu Hermida等人的“Development of Co GasSensing Based SnO2Thin film”,International Journal of Engineering &Technology IJET-IJENS第13卷No:.01]和[George F.Fine等人的“Metal Oxide Semi-Conductor Gas Sensors in Environmental Monitoring”，Sensors 2010，10，5469-5502]。

传感器包括绝缘基底10，在该绝缘基底10上表面上承载基于半导体氧化物的敏感层12。以导电道E1和E2形式的两个互补电极被设置为与敏感层12电接触。电极E1和E2被配置为测量位于电极之间的敏感层带的电阻率的变化。为了改进灵敏度，期望增加两个电极的相邻长度。为此，通常将电极道形成为叉指式梳，如图所示。

每个电极包括放置在传感器的外围处、敏感层的有源区(active area)外面的接触端子。电极E1的端子被设定为地电压(0V)，且电极E2的端子被设定为测量电压M，大约1V。传感器通过测量在两个电极端子之间流过的电流而运行。

为了对敏感层12加热，提供与敏感层电隔离并且例如被放置在基底10的底表面上的电阻道14。道14被配置为均匀加热敏感层的有源区，即在电极的相对的指之间的区域。道14通常处于蛇纹线的形式，如图所示。于地(0V)和电压Vh之间供电，调节电压Vh以实现期望温度。

热敏感层传感器的结构和其中所使用的材料，特别地非常适于使用集成电路技术来制造。传感器尺寸很小，以致敏感层可以被加热到高达350℃，而功耗只有30mW。然而，已注意到，这种传感器的敏感层比其它技术中制造的传感器老化更快。

发明内容

因此，期望延长使用集成电路制造技术而生产的热敏感层传感器的寿命。

该需要通过包括以下的热敏感层传感器来解决：承载敏感层的绝缘基底；被配置为与敏感层电接触的以两个相邻的导电道形式的两个互补测量电极；以及用于均匀加热敏感层的有源区的以布置在基底上的电阻道形式的加热元件。电阻道包括至少三个匀称间隔的沿电阻道长度的电力供应点，且每个位列奇数的点由第一电源电压供电，而每个位列偶数的点由第二电源电压供电。

根据实施例，投射到电阻道的平面上的电极的导电道的版图，保持在限定电阻道周围的边界的外面。

根据实施例，电阻道和电极的导电道共面。

根据实施例，在敏感层的有源区中电阻道和电极的导电道的方向变化具有非零曲率半径。

根据实施例，电阻道包括连续的U形弧，而两个导电道平行于电阻道，进入每个弧，最远离电阻道的导电道在退出弧时结束，而邻近电阻道的导电道在退出弧时在最远的导电道的末端周围形成U形转弯以返回到弧中。