[发明专利]MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法

摘要

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。

主权项

1.一种MEMS甲烷传感器的电阻匹配调整方法，其特征在于：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；步骤三：MEMS甲烷硅传感元件的匹配以及阻值调整匹配步骤；c)、挑选两两阻值差小的MEMS甲烷硅传感元件，判断两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差是否满足设计要求，若两个MEMS甲烷硅传感元件阻值差小于设定的阈值，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；若所述两个MEMS甲烷硅传感元件阻值大于设定的阈值，不能满足设计要求，则进行电阻阻值调整，以阻值较大的为基准，调整另一个MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值，增大其阻值，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差小于设定的阈值，所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整有两种方法：所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(一)为，对待调整的MEMS甲烷硅传感元件施加一恒定的调整电流一定时间以调整增大其阻值，所述恒定电流大于该MEMS 甲烷硅传感元件I‑R特性最大电阻对应的电流，采用所述MEMS甲烷硅传感元件电阻特性测试方法得到电阻调整后的I‑R特性，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果满足要求，则所述两个MEMS甲烷硅传感元件完成匹配；如果不满足要求则再次施加所述调整电流重复进行阻值调整，直至两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；再次调整所述MEMS甲烷硅传感元件的阻值时可增大或减小调整电流，也可延长或减小施加调整电流的时间；所述MEMS甲烷硅传感元件电阻阻值调整方法(二)，对所述MEMS甲烷硅传感元件施加调整阶梯电流，所述调整阶梯电流的起始电流和终止电流分别小于和大于I‑R特性中最佳终止电流，所述调整阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间分别与步骤一中阶梯电流的步进电流和单阶电流维持时间对应相同，所述调整阶梯电流的起始电流与终止电流的差为所述调整阶梯电流的步进电流的整数倍；施加调整阶梯电流后，判断所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差是否满足要求；如果达到设计要求，则所述两个元件完成匹配；如果不满足设计要求，则再次施加调整阶梯电流重复进行阻值调整，直至所述两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差达到设计要求，完成匹配；重复进行阻值调整时，可根据阻值差及其变化情况，增大或减小所述调整阶梯电流的终止电流，即阻值差仍较大时可增大所述调整阶梯电流的终止电流，若阻值差变的较小，则可减小所述调整阶梯电流的终止电流，所述调整阶梯电流的终止电流在原值的基础上增加或减小为步进电流的整数倍；d)、如果所述MEMS甲烷硅传感元件的阻值经调整增大后大于原作为基准的MEMS甲烷硅传感元件的阻值，并且两个MEMS甲烷硅传感元件的阻值差不满足设计要求，可重复步骤c)直到完成匹配。