在日常生活中，我們感知外界靠眼睛、耳朵和鼻子，在信息化時代、物聯(lián)網(wǎng)時代、智能化時代，我們通過傳感器連接世界。在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境、安全、智能生活中，氣體的監(jiān)測是必不可少的環(huán)節(jié)，氣體傳感器在其中扮演了重要的角色。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、技術的進步，氣體傳感器的應用更加廣泛，逐漸向小型化、集成化、模塊化、智能化方向發(fā)展。這些年，隨著MEMS（微機電系統(tǒng)）技術的進步，以MEMS技術為基礎的氣體傳感器逐步被開發(fā)出來，應用到各種場合。

MEMS全稱是Micro Electromechanical System，即微機電系統(tǒng)，是指在尺寸幾毫米甚至更小的材料上構建一個獨立的智能系統(tǒng)，滿足一定的使用功能。MEMS涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫(yī)學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統(tǒng)、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統(tǒng)生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。

MEMS加速度計、MEMS麥克風、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到。MEMS氣體傳感器是近些年興起的一項先進技術，用于探測氣體濃度的MEMS傳感器。

一、MEMS氣體傳感器的原理

a) 氣敏材料: MEMS氣體傳感器采用特殊的氣敏材料，能與目標氣體發(fā)生特定的化學反應。這種反應會導致材料的電阻、容抗或其他電性質的變化。

b) 微電子機械系統(tǒng): 傳感器芯片上的微機械結構能夠引起氣敏材料的變形或位移。當目標氣體與材料發(fā)生反應時，產(chǎn)生的壓力或力量將改變微機械結構的狀態(tài)。

c) 電學測量: MEMS氣體傳感器通過測量材料電阻、電容等電性質的變化來檢測氣體濃度。這些電性質的變化與目標氣體的濃度呈正相關關系。

二、MEMS氣體傳感器的優(yōu)點
（1）微型化：MEMS器件體積小，一般單個 MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位，重量輕、耗能低。同時微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應時間短等優(yōu)點。MEMS更高的表面體積比(表面積比體積)可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?/p>

(2)硅基加工工藝，可兼容傳統(tǒng) IC生產(chǎn)工藝：硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢，同時可以很大程度上兼容硅基加工工藝。

(3)批量生產(chǎn)：以單個 5mm×5mm尺寸的 MEMS傳感器為例，用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時切割出大約 1000個 MEMS芯片，批量生產(chǎn)可大大降低單個 MEMS的生產(chǎn)成本。

(4)集成化：一般來說，單顆 MEMS往往在封裝機械傳感器的同時，還會集成ASIC芯片，控制 MEMS芯片以及轉換模擬量為數(shù)字量輸出。同時不同的封裝工藝可以把不同功能、不同敏感方向的多個傳感器或執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統(tǒng)。

(5)多學科交叉：MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集約了當今科學技術發(fā)展的許多尖端成果。

MEMS氣體傳感器體積小、成本低的特點為我們的生活提供了無限的想象，隨著技術的日益進步，可以實現(xiàn)各種各樣的應用。

審核編輯 黃宇