导读:本文包含了微热板论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:多孔硅,微加热板,有限元,热分析
微热板论文文献综述
冯志麟[1]（2018）在《硅基微结构气敏传感器的微热板设计及Si-NPA的有机蒸汽气敏性研究》一文中研究指出微型化热设备,如微加热器、温度传感器、流量传感器、气体和湿度传感器等,通常需要低导热系数的薄底物,以减少热损失,提高灵敏度和效率。由于气体传感器的工作性能要仰赖于采用的敏感材料的属性,而所有气敏材料,它们的气敏特性都与温度有着密切的关系。因此本文利用有限元分析软件ANSYS对加热板的温度分布进行了模拟,进而对其基底结构和电极结构进行了优化,来达到提升气体传感器的敏感性能和降低功耗的目的。本文在气敏薄膜的导电机理和传热学中的有限元理论的基础上,利用多孔硅的低导热性设计一种比SiO_2绝热层功耗更低的以多孔硅作为绝热层的新式微气体传感器微热板结构。通过仿真分析在加热电极上加载的热生成率为10~(10) W/m3的载荷,其余相同条件下,多孔硅作绝热层的加热板产生的温度比SiO_2绝热层产生的高11℃,因此当需要达到相同温度时,多孔硅作绝热层功耗更低。本文还对一种区域有序的且大小可控的基于硅纳米孔柱阵列的室温气体传感器进行了性能分析,它被作为室温有机蒸气传感器研究对于乙醇、丙酮的气敏性能。并用I-V曲线表示。I-V曲线表明,这些硅纳米孔柱阵列气体传感器对乙醇和丙酮有机蒸气敏感。开启阈值电压约为0.5 V,工作电压为3 V。在1%乙醇蒸气中,响应时间为5 s,恢复时间为15 s,此外,对硅纳米孔柱阵列气体传感器的稳定性进行评价。气体稳定结果可用于实际检测。这些优良的传感特性主要可以归因于,硅柱上气体分子的物理吸附以及空洞中气体蒸气的填充,造成硅纳米孔柱阵列整体介电常数的变化。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2018-11-14）
贺凌翔[2]（2018）在《基于MEMS工艺的气体传感器微热板设计、制作与测试》一文中研究指出微机电系统(MEMS)是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。它可以将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等集成于一体,具有体积小、质量轻、易于大规模生产等特点。近年以来,金属氧化物半导体(MOS)材料已越来越多地用于气体检测。但由于MOS材料需要一定的温度才可以与气体发生反应,导致了传感器的功耗过大,制约了其进一步发展。而基于MEMS技术的MOS气体传感器与传统气体传感器相比,在一致性、微型化方面有着很多优势,更容易实现集成化和低功耗。且MOS气体传感器与现有的硅基加工技术相兼容,是将来气体传感器的发展方向。在这种传感器中,利用MEMS工艺制作的微加热板(MHP),可为MOS气敏薄膜材料提供热量,它的热性能影响着传感器的总体性能的发挥。因此有必要对MHP作深入分析研究,以优化传感器结构。传统的MHP气体传感器的加热电极和测量电极不在同一平面。这样不仅制作工艺繁杂,加热电极和测量电极之间的传热距离较远,而且加热层、绝缘层和测试层之间容易形成寄生电场,对测试的信号造成影响。本次设计中,将加热电极和测量电极置于同一平面。与传统器件相比,精简了制作工艺,优化了加热与传热,避免了存在于“叁层”结构中的寄生电场。本次设计中的加热电极与测试电极均使用金属铂,铂电阻具有测量范围大、稳定性好和耐氧化等优点。在一定温度范围内,铂电阻的电阻-温度特性曲线是线性的,根据铂金属的电阻值可以有效地推算出铂电极的温度。逐渐增加微热板的加热电极两端电压,测量发热过程中加热电极的阻值,可以得到加热电极的电压和电阻的关系曲线。利用铂电阻的电阻与温度的线性关系,进而推算出电压和温度的关系曲线。最终,通过改变铂电极的工作电压,实现对工作温度的调控。有限元仿真软件COMSOL中的Multiphysics模块可对各种结构在物理场中的温度分布进行仿真分析。文中设计了一种新型的具有4个引脚的微热板结构,并运用有限元分析的方法,模拟出该新型微热板加热时的温度分布,并且通过仿真尝试对该微热板的结构进行优化(本文来源于《深圳大学》期刊2018-06-30）
王欣,赵文杰,张福君,王暄,施云波[3]（2018）在《一种AlN基陶瓷微热板NO_2气体传感器研究》一文中研究指出针对传统硅基微热板半导体气体传感器存在的热稳定性差,工艺复杂等难点,采用良好热导特性的AlN陶瓷为衬底,利用柔性机械剥离工艺和半导体材料In-2O_3/Nb_2O_5/Pt厚膜工艺制备了NO_2微热板气体传感器。传感器中间加热区周围采用热隔离结构设计,降低了加热区温度分布梯度,提高了温度效率。利用ANSYS有限元工具进行了热结构仿真分析和响应测试分析,验证了热隔离结构设计的合理性。气敏测试分析表明,传感器在不同加热功率条件下,对5×10~(-6)~100×10~(-6)的NO_2气体都具有良好的气敏响应特性,经对比分析,在功率150 mW~200 mW时稳定性最佳,且响应速率小于60 s,恢复时间在100 s左右,可实现5×10~(-6)~100×10~(-6)浓度的NO_2气体良好检测功能。(本文来源于《传感技术学报》期刊2018年06期）
王欣[4]（2018）在《AlN陶瓷微热板NO_2气体传感器及其检测系统的研究》一文中研究指出NO_2气体不仅是导致环境污染最为主要的污染源之一,而且它还是危化品安全检测中最重要的检测气体之一。它对人体的伤害极大,即使在短时间接触,也会导致一系列的病状,其安全存储和运输问题和对其有效而精准的检测就显得尤为重要。针对上述问题,本文在现有硅基传感器和陶瓷微热板的研究基础上,研究设计一种AlN陶瓷微热板NO_2气体传感器。该传感器采用磁控溅射技术、柔性机械剥离工艺和激光刻蚀工艺方法研究制备,传感器平面尺寸为3.2×2.0mm,衬底厚度为0.2mm,在加热区域四周还设计有四个热隔离孔,以实现减小加热区域的热梯度分布和提升温度效率的目的。利用ANSYS有限元热仿真工具进行热结构仿真分析和热响应测试分析,验证热隔离结构设计的合理性。为探究所制备的微热板NO_2气体传感器最佳的工作状态,在150-300mW范围内,对传感器进行不同加热功耗下的气敏测试。经对所得数据对比分析可知,传感器的加热功耗在150-200m W时工作性能最佳,且响应速率小于60s,恢复时间在100s左右,可实现5ppm-100ppm浓度的NO_2气体良好检测功能。选取传感器的加热功耗为200mW,并据此研究搭建NO_2气体检测系统。系统可分为硬件和软件两大部分。其核心处理器采用STM32处理器,同时利用Keil开发设计检测设备的驱动程序,系统的通信方式为Zig Bee无线数据传输方式,上位机界面采用VS软件中的MFC开发平台设计,最终实现数据的实时显示、存储和报警功能。最后,本研究课题对NO_2气体检测系统进行系统测试,测试结果表明,NO_2气体检测系统可以实现对5-100ppm浓度范围内的NO_2气体实时检测,在危化品安全检测方面有很大的发展潜力和应用前景。(本文来源于《哈尔滨理工大学》期刊2018-03-01）
李中洲,余隽,周君伟,耿万鑫,唐祯安[5]（2018）在《用于气体传感器的微热板工艺流程与性能对比》一文中研究指出微热板式气体传感器具有功耗低、体积小和灵敏度高等优点,具有良好的产业化前景,而传感器芯片批量制造成品率与单芯片加工成本是其能否产业化的关键。在传感器芯片批量制造中引入成熟标准CMOS工艺,采用四臂支撑悬空结构,以钨为加热丝,多层介质薄膜为机械支撑膜,顶层金属为气敏电极;作为对比,同时设计了MEMS工艺流程,制造了以铂为加热丝,PECVD氧化硅和氮化硅为机械支撑膜,黄金气敏电极的相同结构传感器芯片。对比了工艺成本和器件性能,CMOS微热板芯片的功耗、热响应、热稳定性以及成本等性能均达到甚至优于MEMS微热板水平。由于CMOS工艺线量产能力和加工精度均优于常见MEMS工艺线,因此单芯片成本更低,集成度更高,非常适合微热板式气体传感器阵列芯片的产业化生产制造。(本文来源于《仪表技术与传感器》期刊2018年01期）
官修龙,刘丽,何越,王连元[6]（2017）在《新型共平面微气体传感器微热板的优化设计》一文中研究指出利用金属铂良好的热敏、热阻特性,以及Si O2良好的绝热、绝缘性能,设计了以铂为加热电极、以Si O2为绝缘材料的新型共平面微结构气体传感器。为了使该传感器获得高且均匀的温度分布,利用有限元软件ANSYS对该传感器的电极和基底进行仿真分析,并进一步优化该传感器的基底以及电极参数。仿真结果表明:传感器基底形状设计为方形结构,基底的前Si O2层、中间Si层、后Si O2层的厚度依次为1、199、100μm,且加热电极的宽度及间距均为20μm、信号电极宽度为40μm时,传感器上获得了最佳的温度分布,此时的磁场分布也较好,有利于传感器整体性能的提高。(本文来源于《仪表技术与传感器》期刊2017年09期）
程义军[7]（2017）在《一种用于微热板加热驱动的带隙电压源设计》一文中研究指出本文基于集成微热板气体传感器的恒温加热需求,在对微热板进行测试分析的基础上,采用SIMC的0.18微米标准CMOS工艺设计了具有自启动电路的片上带隙电压源。该基准作为微热板加热驱动的一部分,为了匹配后续电压-电流转换电路的供电电压,采用5V的器件模型,利用Hspice完成了电路的仿真分析,并利用Cadence进行了版图设计。仿真结果表明该带隙电压源温度系数最小为5.95ppm/℃,电源抑制比PSRR为-57.8,可以产生稳定的1.2V输出电压,满足设计要求。(本文来源于《电子科学技术》期刊2017年01期）
梁家铭,余隽,吴佳蕊,程春雨,吴昊[8]（2016）在《面向微热板气体传感器的控温采集无线节点设计》一文中研究指出微热板近年来被广泛应用到气体传感器领域。为了提高微热板式气体传感器工作的稳定性,文中设计了一种可控温WIFI采集传感器节点。它以CC3200为WIFI节点核心,结合Dut13微热板驱动芯片以及高速ADC和DAC模块实现对微热板气体传感器的无线控温和气敏信号采集。实验结果表明,在环境温度10~45℃范围内,微热板目标温度350℃以内,该节点的控温精度优于±4℃,节点平均总功耗小于350 m W。(本文来源于《仪表技术与传感器》期刊2016年12期）
鲁文帅[9]（2016）在《纳米催化剂原位打印的石英微热板甲烷传感阵列》一文中研究指出催化式传感器是用于甲烷检测的重要器件。对于MEMS工艺微催化传感器,平面微热板和微纳催化剂是影响性能的关键环节。传统硅基微热板的薄膜结构强度低,稳定性和工艺兼容性差;经典的微加工合成方法对催化材料的组分和微观结构有局限性,制约高性能传感器的原位制备。此外,长期高温工作在原理上导致了传感器性能退化、寿命损耗。这些问题限制了微催化传感器的广泛应用。论文针对硅薄膜微热板结构缺陷,提出了非薄膜石英微热板,作为通用的微加热/换能平台。通过多场仿真和微加工,构建制备了结构简化的二维平面式与性能优化的叁维锥腔式石英微热板器件,研究了基底材料和结构参数对功耗、响应时间、耐高温、抗振性、成品率的影响。石英材料低热导率使高温器件对薄膜结构的依赖显着降低,避免了传统硅薄膜器件的高温失效和振动失效,同时显着简化层迭结构,缩减掩膜数量,提高非标工艺兼容性;敏感区域的叁维锥腔优化使微热板的功耗、响应、成品率进一步改善,实现对传统硅基微热板的改进替代。基于丝印-喷点混合打印和微浸渍原理,提出了完整体系纳米催化剂的原位打印合成法,并在微热板上原位制备了γ-Al_2O_3分散的Pd-Pt双金属介孔催化剂和CeO2纳米助剂,对表面形貌、材料成分、催化活性、热稳定性、长期稳定性进行了微观表征和实验研究。提出的原位打印合成法能有效实现前驱液或纳米分散液的pL级定量和μm级定位,并实现大比表面积、可重复的多组分微催化剂原位制备,兼容标准MEMS电极工艺;基于该方法设计和制备的Pd-Pt@CeO2壳核结构纳米催化剂能显着增强催化燃烧环节,将甲烷有效检测温度由400 oC降至300 oC,并全面改善灵敏度、响应时间、信噪比、稳定性和长期寿命等指标。面向传感器的井下长期应用,设计制备了多单元交替独热工作的微传感阵列芯片,用于延长传感器高温工作的整体寿命。综合测试证明了利用石英基底大温度梯度实现多单元交替独热工作模式的优势,并依靠原位打印合成法的重复性实现了单元的一致性和可替换性。芯片有效集成在自研的无线瓦斯监测系统中,验证了工程实用性。实验表明,这种交替独热阵列对延长高温MEMS器件的芯片级寿命有很好的应用前景。论文为高温器件提供了通用热平台和损耗延迟模式,为催化式器件提供了高性能催化剂的原位制备方法,对非硅基打印微传感器的发展有重要指导意义。(本文来源于《清华大学》期刊2016-06-01）
吴佳蕊[10]（2016）在《微热板气体传感器阵列控温芯片的研制》一文中研究指出气体传感器被广泛应用在诸如工业生产、医疗应用、室内环境检测和军事应用等领域。在众多气体传感器中,采用硅微技术的微热板式气体传感器不但克服了传统气体传感器体积大、功耗大的缺点,其与CMOS工艺具备良好兼容性的优势也对与电路系统集成提供了更多方便。温度会影响气体传感器的电阻、选择性、灵敏性、响应时间和恢复时间,而可靠的控温电路不仅可以使微热板气体传感器工作在最佳温度区间,还可以提供多种温度调制方式使传感器得到最优的气体检测结果。因此,对于微热板式气体传感器而言,一款高效精确的控温电路是十分重要的。本文根据钨微热板的热学和电学特征建立了物理模型,并基于此模型设计并生产了一款针对于钨加热丝微热板的控温芯片,芯片内部集成了传感器和控温电路,能够实现对微热板传感器高精度的恒温控制和多种频率任意波形的变温调制。首先,本文对微热板的结构和热学特性进行了测试,证明了其适于采用PWM的方式进行恒温控制与变温调制。根据测试结果,本文提炼出了适于电路仿真的模型,该模型使用Verilog-A建立的,能够直接被Spectre或者SPICE仿真内核读取使用。其次,对微热板控温芯片进行了设计与优化。电路系统采用了PWM控温电路结构,在结构上,调整优化电路结构使其适应微热板的工作方式；在控制方法上,根据不同的加热目标温度设计不同的控制参数使其实现精确温控。片上系统主要由开关、比较器、带隙电源、运算放大器和数字调理电路构成。该电路设计采用了CSMC 0.5μm CMOS工艺,仿真环境为Cadence,电路面积为1.5mm* 2mm 。最后,根据芯片功能设计了相应的测试系统,并给出测试结果。测试系统以CC3200单片机为控制核心,上位机远程操作芯片实现恒温控制和变温调制。测试结果表明,微热板系统工作在350℃时芯片最大功耗约为90mW,可以实现20℃到400℃之间的恒温控制,控温误差在1℃以内；也可以实现锯齿、方波、正弦波等多种波形的变温调制,最高调制频率为20Hz。(本文来源于《大连理工大学》期刊2016-06-01）
微热板论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
微机电系统(MEMS)是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。它可以将微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等集成于一体,具有体积小、质量轻、易于大规模生产等特点。近年以来,金属氧化物半导体(MOS)材料已越来越多地用于气体检测。但由于MOS材料需要一定的温度才可以与气体发生反应,导致了传感器的功耗过大,制约了其进一步发展。而基于MEMS技术的MOS气体传感器与传统气体传感器相比,在一致性、微型化方面有着很多优势,更容易实现集成化和低功耗。且MOS气体传感器与现有的硅基加工技术相兼容,是将来气体传感器的发展方向。在这种传感器中,利用MEMS工艺制作的微加热板(MHP),可为MOS气敏薄膜材料提供热量,它的热性能影响着传感器的总体性能的发挥。因此有必要对MHP作深入分析研究,以优化传感器结构。传统的MHP气体传感器的加热电极和测量电极不在同一平面。这样不仅制作工艺繁杂,加热电极和测量电极之间的传热距离较远,而且加热层、绝缘层和测试层之间容易形成寄生电场,对测试的信号造成影响。本次设计中,将加热电极和测量电极置于同一平面。与传统器件相比,精简了制作工艺,优化了加热与传热,避免了存在于“叁层”结构中的寄生电场。本次设计中的加热电极与测试电极均使用金属铂,铂电阻具有测量范围大、稳定性好和耐氧化等优点。在一定温度范围内,铂电阻的电阻-温度特性曲线是线性的,根据铂金属的电阻值可以有效地推算出铂电极的温度。逐渐增加微热板的加热电极两端电压,测量发热过程中加热电极的阻值,可以得到加热电极的电压和电阻的关系曲线。利用铂电阻的电阻与温度的线性关系,进而推算出电压和温度的关系曲线。最终,通过改变铂电极的工作电压,实现对工作温度的调控。有限元仿真软件COMSOL中的Multiphysics模块可对各种结构在物理场中的温度分布进行仿真分析。文中设计了一种新型的具有4个引脚的微热板结构,并运用有限元分析的方法,模拟出该新型微热板加热时的温度分布,并且通过仿真尝试对该微热板的结构进行优化
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微热板论文参考文献
[1].冯志麟.硅基微结构气敏传感器的微热板设计及Si-NPA的有机蒸汽气敏性研究[D].南京邮电大学.2018
[2].贺凌翔.基于MEMS工艺的气体传感器微热板设计、制作与测试[D].深圳大学.2018
[3].王欣,赵文杰,张福君,王暄,施云波.一种AlN基陶瓷微热板NO_2气体传感器研究[J].传感技术学报.2018
[4].王欣.AlN陶瓷微热板NO_2气体传感器及其检测系统的研究[D].哈尔滨理工大学.2018
[5].李中洲,余隽,周君伟,耿万鑫,唐祯安.用于气体传感器的微热板工艺流程与性能对比[J].仪表技术与传感器.2018
[6].官修龙,刘丽,何越,王连元.新型共平面微气体传感器微热板的优化设计[J].仪表技术与传感器.2017
[7].程义军.一种用于微热板加热驱动的带隙电压源设计[J].电子科学技术.2017
[8].梁家铭,余隽,吴佳蕊,程春雨,吴昊.面向微热板气体传感器的控温采集无线节点设计[J].仪表技术与传感器.2016
[9].鲁文帅.纳米催化剂原位打印的石英微热板甲烷传感阵列[D].清华大学.2016
[10].吴佳蕊.微热板气体传感器阵列控温芯片的研制[D].大连理工大学.2016