SS1118氧傳感器的設(shè)計(jì)與工藝

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】SS1118氧傳感器事業(yè)部，張工。

SS1118是一種原電池型氧氣傳感器，壽命是基于理論計(jì)算鉛陽(yáng)極和電解質(zhì)電池組分的消耗。氧氣濃度為20.9%環(huán)境下，傳感器的壽命估計(jì)約2年或更長(zhǎng)的時(shí)間。要注意的幾個(gè)因素影響傳感器的實(shí)際壽命。這些因素包括存儲(chǔ)溫度，工作溫度，壓力，和暴露于化學(xué)物質(zhì)。

這種SS1118氧傳感器的敏感材料是金屬氧化物半導(dǎo)體或?qū)щ娋酆衔?。?dāng)這些材料暴露在待測(cè)氣體中時(shí)，氣體會(huì)與它們發(fā)生相互作用，引起電導(dǎo)率或電阻率的變化，并產(chǎn)生包含氣體成分和濃度的電信號(hào)。經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，氣體的成分和濃度。使用最多的金屬氧化物半導(dǎo)體是二氧化錫，其次是二氧化鈦、氧化鋅等。為了提高SS1118氧傳感器的靈敏度和選擇性，常在金屬氧化物中加入催化劑，如鉑、鈀等貴金屬 或合適的金屬氧化物。

金屬氧化物半導(dǎo)體氧傳感器利用微電子技術(shù)的成膜工藝，在硅襯底上沉積一層金屬氧化物敏感層，用敏感層下的電阻作為加熱器，用二極管作為測(cè)溫元件，必要的信號(hào) 電路和讀數(shù)輸出電路也可以集成在同一個(gè)硅片上。

SS1118氧傳感器的制造工藝如下圖所示，其特點(diǎn)是將加熱電極、絕緣層和測(cè)試電極逐層堆疊。

SS1118氧傳感器有電流型和電壓型兩種。電流型靈敏度高，測(cè)量范圍大，溫漂小。 但其輸出電流和靈敏度與電極尺寸密切相關(guān)。傳統(tǒng)的燒結(jié)體型器件難以控制電極尺寸，因此輸出電流和靈敏度也難以控制。由于采用MEMS技術(shù)制造的器件電機(jī)尺寸精度高，因此MEMS固體電解質(zhì)電流型氣體傳感器具有優(yōu)異的性能。

目前，基于“三明治”結(jié)構(gòu)的傳感器可以實(shí)現(xiàn)MEMS工藝的兼容加工，解決了傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器工藝兼容性差、器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。

SS1118氧傳感器的特點(diǎn)是：

(1)小型化：MEMS器件體積小。 一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為單位，重量輕，能耗低。 同時(shí)，小型化的機(jī)械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。 MEMS較高的表面體積比（表面體積比）可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度。

(2)硅基加工技術(shù)，兼容傳統(tǒng)IC生產(chǎn)工藝：硅的強(qiáng)度、硬度和楊氏模量與鐵相當(dāng)，密度與鋁相近，導(dǎo)熱系數(shù)接近 鉬和鎢。 同時(shí)，它可以在很大程度上兼容基于硅的處理。 工藝。

（3）量產(chǎn)：以單顆尺寸為5mm×5mm的MEMS傳感器為例，通過(guò)硅微加工工藝可以在一塊8英寸的硅片上同時(shí)切割約1000個(gè)MEMS芯片。

(4)集成：一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)MEMS在封裝機(jī)械傳感器的同時(shí)，往往會(huì)集成一個(gè)ASIC芯片，控制MEMS芯片并將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。 同時(shí)，不同的封裝工藝可以將多個(gè)不同功能、不同敏感方向或作動(dòng)方向的傳感器或執(zhí)行器集成為一個(gè)，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至集成多種功能的器件。 形成復(fù)雜的微系統(tǒng)。

（5）多學(xué)科交叉：MEMS涉及電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科，集中了當(dāng)今科技發(fā)展的諸多前沿成果。