[实用新型]电容式气体传感器

说明书

本申请是2012年7月25日提交的共同待决的、标题为“包括不同单位单元结构的电容式传感器（Capacitive Sensor Comprising Differing Unit Cell Structures）”的美国专利申请13/557,820号的部分延续，其公开内容以引用形式并入本文。 

相关申请 

本申请和2012年7月25日提交的并且标题为“用于测量高湿度状况和/或凝结的传感器（SENSOR FOR MEASURING HIGH HUMIDITY CONDITIONS AND/OR CONDENSATION）”的美国专利申请13/557,739号相关；其公开内容以引用形式明确被完全并入本文。 

技术领域

本文所公开的技术涉及辐射阻挡结构，并且更具体地涉及包括对入射辐射不透明的多个叠置层结构的辐射阻挡结构。本文所公开的技术还涉及电容式传感器，并且更具体地涉及用于气体（包括湿气）浓度测量的电容式传感器。 

背景技术

各种类型的传感器被用来测量环境空气状况，例如气体浓度和相对湿度水平。电容式传感器是一种用于测量气体或湿气浓度（或者其他分析物，因为传感器不限于气体和湿气）的已知传感器类型。图1图解说明一种用于形成电容式传感器100的已知技术。如图1横截面中所示，传感器电极102、104和106可以形成于基底101上，以形成相互交叉型电容结构的指状物。将认识到，电容结构可以由如图1所示排列的许多电极形成。在电极之间获得的电容测量可以被用来确定气体或相对湿度水平。传感器电极可以是各种导电材料中的任一种。基底101可以是各 种基底中的任一种，并且在一个非限制性示例中，可以是半导体基底，其包括本领域中已知的各种集成电路层（未示出）。例如，Cummins的美国专利8,007,167号（其公开内容以引用形式被特意并入本文）提供形成于集成电路基底上的电容式传感器。传感器电极可以被钝化层103覆盖，并且进一步由传感层105遮盖。可替代地，可以使用传感层105，而不包括钝化层103。在工作中，传感层暴露于期望在其下的测量结果的环境状况。因此，传感层105的至少一部分上表面可以是空气/介电层界面，并且可以被考虑为环境状况敏感层。通常，被测量的分析物的环境空气的浓度影响传感层的介电常数，因为环境空气中不同的浓度会影响分析物到传感器介电材料内的进入量。通过测量电极之间的电容，可以推断出环境空气中的气体或相对湿度浓度。如图1中所示，电极之间的电场可以包括被容纳在钝化层103内的电场110a、部分穿过传感层105的电场110b和其他寄生场（未示出）。在工作中，传感层的介电常数的变化是被用来检测环境气体或相对湿度状况的变化。然而，电容测量结果的所有各种分量可以受温度变化、化学污染、物理污染等影响，从而影响环境状况检测的准确性。 

期望提供改进的电容式传感器结构以及使用这种结构的方法。 

电容式传感器通常被提供于具有开口的外壳内，该开口被限定在外壳内，并被提供用于允许环境空气或其他气体进入外壳。这种开放的外壳没有象含有其他类型电路的传统封闭外壳结构那样为封闭电路提供对环境的相同水平保护。 

实用新型内容

在一个示例性非限制实施例中，传感器系统可以包括两个不同的电容式传感器单元结构。在一个实施例中，传感器系统可以是气体和/或相对湿度传感器。第一单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本不延伸至传感器的气体/湿度敏感层的上部区域的电容影响，而第二单元结构被构造为使得其电容测量依赖于基本延伸超过第一单元的电场的电场影响。然后，对于一阶，通过从第二单元的电容中减去第一单元的电容，可以获得与气体/湿度敏感层的中部和/或上部区域内的电场相关联的电 容。通过将电容相减，可以估计与关注层（或关注的部分层）的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层、寄生电容、基底界面、基底和其他杂散电容的影响。在一个实施例中，第一单元结构的电场可以被主要限制于不包括气体/湿度敏感层的层。通过将电容相减，可以估计与关注层（该层对气体或湿度敏感）中的电场的电容相关联的电容，同时最小化其他层和电容的影响。在其他实施例中，层的数量可以被最小化，使得第二单元的电场延伸到气体/湿度敏感层内，但到气体/湿度敏感层内的延伸程度上比第一单元结构到气体/湿度敏感层内的延伸程度小。在这些实施例中，相减过程允许隔离最关注的那部分气体/湿度敏感层内的电容影响。