[发明专利]气敏元件制作方法及半导体气敏元件的测试方法

说明书

本申请为申请号201510778949.9、申请日2015年11月13日、发明名称“可控湿度的半导体气敏元件的测试方法”的分案申请。

技术领域

本发明属于元件测试领域，尤其涉及一种可控湿度的半导体气敏元件的测试方法。

背景技术

当半导体气体传感器技术的发展如火如荼之时，半导体气敏元件测试技术的发展并未跟上气体传感器技术发展的速度。人类对客观世界的认识和改造活动，往往以测试工作为基础。工程测试技术就是利用现代测试手段对工程中的各种信号，特别是随时间变化的动态物理信号进行检测、试验、分析，并从中提取有用信息的一门新兴技术。其测量和分析的结果客观地描述了研究对象的状态、变化和特征，并为进一步改造和控制研究对象提供了可靠的依据。同样，传感器技术的研究进展也离不开其测试手段的提高。目前，限制半导体气体传感器的研究进展和规模化生产的一个重要因素是检测手段落后，测试环境复杂、测试效率、精度低，同时由于缺少完善的测试设备，得不到气体传感器各种特性的完整参数和曲线，也限制了半导体气体传感器的进一步研究和应用，因此，无论对于生产和科学研究，都急需一套完善的半导体气体传感器性能参数测试系统。

由于半导体气体传感器在现实中的重要意义和气体传感器测试的重要性，国内外的科研人员都对半导体气体传感器的测试系统做了大量的深入研究工作，他们采用不同的方式组建了功能各异的半导体气体传感器测试系统，对传感器性能测试及其标定技术的发展发挥了重要的作用。纵观这些测试系统，基本上都是由计算机、仪器硬件、传感器测试腔等几个部分组成，目前，国外的L.Harvey，G.s.v，coles，HildegardD.Jander，WolfgangGottler等学者先后研究设计出了一套自动测试系统，它能够在纯净空气中、单一气体中、混合气体中对气体传感器进行测试，同时考虑到了环境温度、湿度对其性能参数的影响，但许多操作都需要手工的进行，使测试者无法远离有毒的测试环境，需进一步提高其自动化程度，同时能够测试的参数种类也较少，对被测试半导体气体传感器的形状也有限制；国内的管玉国、彭忠名、林永兵等学者也先后研制出了一套自动测试系统，集测试腔、检测系统为一体，为新产品开发提供了可靠的数据，但是自动化程度还不够高，采集的参数单一、使用硬件过多、可靠性不高，各种纯气体难以在高动态、低浓度范围内混合而且难以满足所需要的浓度和精度要求。同时也存在实现气敏元件的检验和分档的困难。很多生产厂家以手工测试为主，测试效率低、精度低，远远满足不了生产发展的需要，更为重要的是手工测试无法实现动态测量，从而不能准确的测得气敏元件的某些参数，如响应时间曲线、恢复时间曲线等。不能得到气敏元件各种特性的完整参数的不足，限制了气敏元件的进一步研究和应用。为满足企业生产和研究的需要，气体传感器的研制需要一整套完善的测试系统。

在半导体气体传感器的研制过程中需要研究传感器在不同环境和工作条件下的气体响应特性，衡量传感器的优劣，总结摸索出最佳的工作状态，而这离不开良好的测试设备。

目前研究半导体气体传感器的气体响应特性有静态和流气两种测试方式，将传感器安装在气室中，在气室里注入己知浓度的某种气体，通过采集传感器的响应信号，可以获得该传感器对这种气体的气敏响应特性。通常情况下进行静态测试的系统采用密闭的大容量气室，通过注入样品气体并在容器中均匀混合成一定体积的测试气体，这种测试方法的设备较为简单，但气室中器件上样品气体的脱附时间较长，不适合进行大量的气体测试。而采用流气的方式是在较小容量气室中通入流量恒定的气流，在一个时间段内通过一定浓度的样品气体，并采集这时间段的传感器响应数据。这种方式中由于气室较小，清洗残留气体时间较短，传感器器件可以很快恢复到初始状态，可以快速进行重复性实验，尤其是在进行传感器阵列的气敏特性研究时是很有利的。

发明内容

为了解决上述技术问题，并对测试过程中湿度进行精确控制，本发明提供了一种可控湿度的半导体气敏元件的测试方法。

本发明采用的技术方案是：一种可控湿度的半导体气敏元件的测试方法，具有：

半导体气体传感器测试系统组建与测试的步骤，及对半导体气体传感器测试系统及半导体气敏元件性能分析的步骤；其中，

所述气体传感器测试系统组建与测试的步骤中具有对气室的湿度进行控制的步骤，该步骤中使用了一种湿度控制系统，包括主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器和蜂鸣器，其中，湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于气室内，主控制器分别与湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器连接。