[发明专利]MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法

说明书

一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，包括MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试步骤、MEMS甲烷硅传感元件电阻的比较步骤、MEMS甲烷硅传感元件的匹配以及阻值调整匹配步骤，适用于MEMS甲烷传感器在使用过程中构成惠斯通电桥时电阻不同的阻值调整。通过对用作敏感元件或补偿元件的MEMS甲烷硅传感元件施加电压或者通以电流进行阻值调整，利用计算误差以及计算机控制实现对MEMS甲烷传感器电阻的匹配。该方法具有使用设备简单、容易操作、调整速度快、电阻匹配程度高的优点，可有效提升MEMS甲烷传感器检测性能。

技术领域

本发明涉及一种电阻的匹配调整方法，特别是一种适用于矿井安全检测中使用的MEMS甲烷传感器电阻的匹配调整方法。

背景技术

在之前发明专利中，基于硅加热器的MEMS甲烷传感器及其制备方法与应用(2014106070934)、全硅MEMS甲烷传感器及瓦斯检测应用和制备方法(2014106070313)、一种MEMS甲烷传感器及其应用和制备方法(201410606852.5)、一种基于单个加热元件的甲烷传感器及其制备方法和应用(2014106059954)所制备的MEMS甲烷传感器都具有成本低、灵敏度高、功耗低、测量不受氧气浓度影响，不受积碳、中毒影响等优点。但在其实际使用过程中，需要使用桥式检测电路。

如图1和图2所示，桥式检测电路由一个敏感元件、一个补偿元件和两个阻值相同的定值电阻组成，所述敏感元件为一个与环境空气接触的MEMS甲烷硅传感元件，所述补偿元件为一个进行气密性封装、与环境空气相隔绝的MEMS甲烷硅传感元件。理想的桥式检测电路中的敏感元件和补偿元件的电阻阻值是相同的，而实际中，很难找到任意两个阻值相等的MEMS敏感元件作为敏感元件和补偿元件构成检测电桥电路，因此需选用阻值相近的两个元件匹配构成桥式检测电路，并且由于敏感元件和补偿元件二者的阻值大小不同，需要与较小的元件串联一定阻值的电阻，而串入的电阻在特性上不同于敏感电阻和补偿电阻，在检测时不可避免的将引入误差。

发明内容

发明目的：针对上述存在的情况，本发明提出一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，解决MEMS甲烷硅传感器工作状态下电阻值不匹配的问题。

技术方案：

一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，包括如下步骤：

步骤一：MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试步骤，

a)设置阶梯电流，所述阶梯电流包括起始电流、步进电流、终止电流以及单阶电流维持时间，

选取同批次同结构的一个MEMS甲烷硅传感元件，对其施加阶梯电流，通过多次试探测试得到其完整的I-R特性后确定所述阶梯电流的终止电流，即先施加小的起始电流，以步进电流等幅增大，首次试探测试所使用的阶梯电流的终止电流大于阶梯电流的起始电流；测量对应的电压并计算对应的电阻值，得到该MEMS甲烷硅传感元件的电流-电阻(I-R)特性曲线，观察所述I-R特性，若阻值随电流增大而增大，则逐步增大测试所使用的终止电流重复进行测试，终止电流增大的幅值为步进电流的整数倍，直至测试得到的I-R特性曲线出现转折点，即随电流增大出现最大电阻值，取电阻随电流不再增加刚刚减小时所对应的电流为最佳终止电流并得到响应的I-R特性，

b)采用步骤a)确定的最佳终止电流、起始电流、步进电流及单阶电流维持时间对同批次同结构的其余MEMS甲烷硅传感元件逐个进行测试，测试时由小的起始电流开始，以步进电流等幅增大，停止于最佳终止电流，测量对应的电压并计算对应的电阻值，得到每个MEMS甲烷硅传感元件I-R特性；

步骤二：MEMS甲烷硅传感元件电阻的比较步骤，

根据所述MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试得到的I-R特性曲线，选择位于最大电阻左侧工作区中的一个电流值作为工作电流，比较每个MEMS甲烷硅传感元件在这一电流下所对应的电阻阻值，并根据阻值标记区分；