半导体集成电路与精密仪器设备
硅基微桥气体流量传感器
2023-05-06
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  MEMS 微流量传感器芯片广泛应用于如下领域,MEMS 气体微流量传感器芯片广泛应用于如下医疗,工业,通信, 汽车以及智能家居等领域。 

  ·睡眠呼吸困难

  ·治疗机 

  ·呼吸机 / 呼吸器 

  ·麻醉机 ·氧气发生器 

  ·氧气浓缩器 

  ·比重计 

  ·气体分层分离仪器

  ·变风量控制器(暖通空调)

  基于 MEMS 的 热膜式气体流量传感器基本原理如下图所示,是利用 MEMS 技术的微桥结构,其基底为基本的硅材 料。这个微结构芯片由薄膜的热隔离的桥型结构组成,该桥上含有加热器以及温度传感器器件,全部悬在刻蚀的微腔上 部。 加热温度是超过环境温度 100 度以上。 MEMS 微流量传感器的操作是基于被测量气体流量流过 MEMS 传感器芯片 产生热交换的热传递的原理,空气流过桥向传感元件传递热量,导致电阻变化。输出电压随介质流过封装成比例变化。 特殊设计的外壳精确地引导气流,帮助检测流速和方向。

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  本项目的研究内容为 

  A. 气体流量的关系,传感器的温度补偿原理,以及传感器两种工作模式的特点,提出传感器芯片的设计方案。 

  B. 传热学知识和计算机仿真软件对热膜式气体流量传感器进行设计,利用模拟结果确定热膜式气体质量传感器的加 热电阻、环境温度电阻和测温电阻的阻值和其在传感器芯片表面的位置分布,分析传感器铂电阻表面氮化硅薄膜掩蔽层 厚度对传感器的影响并为传感器的设计提供依据,设计出一种热分布式的 MEMS 热膜式气体流量传感器。

  C. 对热膜式气体流量传感器的加工工艺进行分析,根据设计热膜式气体流量传感器的结构确定其加工的工艺方案,按照工艺方案选择合适的 MEMS 加工技术完成流量传感器芯片制作。

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