[实用新型]一种基于MEMS技术的宽量程氢气传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于MEMS技术的宽量程氢气传感器，包括氢气传感器芯片的主材料硅芯片，镀于所述硅芯片上的氮化硅薄膜，设置于所述氮化硅薄膜下方的通孔，设置于所述氮化硅薄膜上的电极R1、R2，以及设置于所述硅芯片上的电极R3。本实用新型的氮化硅薄膜厚度为1500nm，与现有的300‑1000nm相比，厚度增加，其机械强度变大，不容易开裂。且本实用新型在氮化硅薄膜下方开设通孔，使氮化硅薄膜处于悬空的状态，有助于降低氮化硅上电极加热时的热量损失，提高测量灵敏度，进一步提高测量的稳定性，减小测量误差。

技术领域

本实用新型涉及氢气传感器技术领域，具体为一种基于MEMS技术的宽量程氢气传感器。

背景技术

随着我国氢能源产业的快速发展，对于氢能源应用的安全性日益重视。目前燃料电池车采用氢安全传感器检测泄漏氢的浓度，以保证氢应用的安全性。同时，氢气在化工、电子、医疗、金属冶炼,特别在军事国防领域有着极为重要的应用价值，在氢气生产、储存、运输和使用的过程中易泄漏，不能被人鼻所发觉，且着火点仅为585℃，遇明火即发生爆炸，所以在氢气的使用中必须利用氢气传感器对环境中氢气的含量进行检测并对其泄漏进行监测。

目前氢气传感器的种类和产品较多，主要有半导体型传感器、热电型传感器、光纤传感器、钯合金薄膜氢气传感器，其中热电型传感器通常是在氢气传感器芯片上沉积一层热敏材料，该材料的厚度一般在300-1000纳米，而该热敏材料上还会加工电极，当电极处于加热情况下，该热敏材料容易开裂脱落；且该热敏材料与传感器芯片直接接触，其上电极在加热时热量会传递给传感器芯片，造成极大地热量损失，降低测量的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于MEMS技术的宽量程氢气传感器，可以有效提高氢气传感器测量数据的稳定性以及灵敏度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于MEMS技术的宽量程氢气传感器，包括氢气传感器芯片的主材料硅芯片，镀于所述硅芯片上的氮化硅薄膜，设置于所述氮化硅薄膜下方的通孔，设置于所述氮化硅薄膜上的电极R1、电极R2，以及设置于所述硅芯片上的电极R3。

进一步地，所述硅芯片的大小为10×10mm，厚度为0.5mm。

进一步地，所述氮化硅薄膜的大小为3×3mm，厚度为1.5μm。

进一步地，所述通孔开设于所述硅芯片上，且大小为2.8×2.8mm。

进一步地，所述电极R1、电极R2、电极R3的电极材料均为纯度大于99.9％的Ni，且电极R1、电极R2、电极R3的电极宽度均为0.05mm，厚度均为1μm。

进一步地，所述电极R1、电极R2、电极R3分别通过金线连接到硅芯片对应的电极上；且所述电极R1、电极R2为并排结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的氮化硅薄膜厚度为1500nm，与现有的300-1000nm相比，厚度增加，其机械强度变大，不容易开裂。

(2)本实用新型在氮化硅薄膜下方开设通孔，使氮化硅薄膜处于悬空的状态，有助于降低氮化硅上电极加热时的热量损失，提高测量灵敏度，进一步提高测量的稳定性，减小测量误差。

(3)本实用新型通过控制Ni电极的厚度和线宽进一步优化氮化硅薄膜的机械性能，通过增加Ni电极的厚度和线宽的方式，降低加热Ni电极的电阻特性，增大了电极的发热面积，避免电极的热量集中，造成温度梯度过大，从而影响氮化硅的机械性能。

附图说明

图1为本实用新型俯视图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为本实用新型不同浓度下实际测试结果；