关于MEMS的CMOS湿度传感器.ppt

毕业论文设计 基于MEMS的CMOS湿度传感器 目录 1感湿机理的讨论和分析 2工艺实现 3传感器的创新与不足 1感湿机理的讨论和分析 湿度 绝对湿度 相对湿度 亲水性/疏水性 极性分子/非极性分子 偶极距 高分子 化学吸附：吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。 特点：吸附热（吸附所涉及的力与化学键力相当）和不可逆性。 物理吸附：由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，也称作范德华力。吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附是可逆的。吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。吸附质分子与吸附剂表面原子或分子间以物理力进行的吸附作用。 物理吸附特点：①气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸气的凝结，故物理吸附热较小，与相应气体的液化热相近；②气体或蒸气的沸点越高或饱和蒸气压越低,它们越容易液化或凝结,物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脱附速率都较快；任何气体在任何固体上只要温度适宜都可以发生物理吸附，没有选择性；④物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附;⑤被吸附分子的结构变化不大,不形成新的化学键，故红外、紫外光谱图上无新的吸收峰出现，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的。 传感器感湿机理 文章中设计的新型传感器在工艺上采用多晶硅掩埋电阻，刻蚀成“S”形正对聚酰亚胺高分子感湿介质下方，在高湿情况下有反馈信号开启加热电阻和选择高湿下的DSP，单片机也同样对高湿是的数据另行运算输出，这样可以克服采用加热电阻结构时整体感湿电容偏小，对后续电路精度和抗干扰要求较高。但放弃加热电阻，完全依赖感湿介质的物理吸附，在高湿时，已被吸附的水分子通过氢键作用与水分子键合，不但使吸湿量增大从而偏离原来的线性曲线，而且大量水分子形成团簇不易脱附而造成湿滞。这种新型传感器即利用了高分子低湿下的相对湿度与介电常数良好的线性关系，又巧妙的在仅在高湿下开启加热电阻，加热电阻加速水分子的热运动，是感湿介质中的吸湿和脱湿处在一个新的动态平衡中，避免了水分子间的相互键合，从而使感湿介质实现二次线性感湿，当然高湿和低湿分别用一个DSP处理。 聚酰亚胺线性度 聚酰亚胺延迟度 缺点 两组DSP跳换时有延迟 加热电阻不均匀 制作成本较高 谢谢 * XXX 指导老师：郭兴龙 500*500μm 50 根宽5μm、长450μm 条形电极，相邻极板间距5μm。 多晶硅S型结构,每根多晶硅条长度为450μm、宽5μm 。 2工艺实现 3传感器的创新与不足 *