[发明专利]一种半导体硫化氢气体传感器

说明书

本发明公开了一种半导体硫化氢气体传感器，包括基底和位于基底上的感应电极和参比电极，所述感应电极和参比电极分别包括两个，所述感应电极和参比电极的两端都分别连接焊盘，且两个感应电极和两个参比电极通过焊盘外接导线组成惠斯通电桥；所述感应电极和焊盘暴露在空气中，所述参比电极被绝缘层覆盖，所述感应电极为金属银材质。本发明所公开的传感器尺寸小、功耗低、成本低、检测灵敏、稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种气体传感器，特别涉及一种半导体硫化氢气体传感器。

背景技术

硫化氢是一种无色、易燃的剧毒气体，在采煤、石油冶炼等工业过程中广泛产生和存在。同时，硫化氢作为一种大气污染物，严重影响人类的生活质量，已被职业安全与健康标准列为有毒且高危险的化学品。气体传感器是将气体浓度转换为相应的可输出信号的器件，在工业生产控制、安全报警、食品工业、临床诊断、环境保护和国土安全等方面有着重要的应用。

目前，硫化氢气体传感器的检测方法有三种：半导体金属氧化物方法、紫外吸收法、电化学方法。

基于半导体金属氧化物的硫化氢气体传感器，由一个加热板和一块金属氧化物结构所组成，当硫化氢气体浓度升高时，金属氧化物的电导率增加，由此得出硫化氢气体的浓度信息。该传感器具有尺寸小、功耗低、成本低等优点，但同时存在温漂大、气体交叉响应明显、灵敏度低等缺点。

基于紫外吸收法的硫化氢气体传感器，是通过检测硫化氢气体对紫外光能量的吸收，得到硫化氢气体的浓度信息，是一种物理检测方法，常用于实验室内气体分析等领域。该传感器具有检测精度、稳定性好、气体交叉响应小等优点，但价格价高、体积较大，不适合大规模现场应用。

基于电化学原理的硫化氢气体传感器，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过三组电极采集电化学反应所产生的电流，该电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律，由此通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。该传感器具有高精度、低功耗、气体交叉响应小等优点，但需要定期标定、寿命一般1-3年、封装成本高等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体硫化氢气体传感器，以达到尺寸小、功耗低、成本低、检测灵敏、稳定性好的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种半导体硫化氢气体传感器，包括基底和位于基底上的感应电极和参比电极，所述感应电极和参比电极分别包括两个，所述感应电极和参比电极的两端都分别连接焊盘，且两个感应电极和两个参比电极通过焊盘外接导线组成惠斯通电桥；所述感应电极和焊盘暴露在空气中，所述参比电极被绝缘层覆盖，所述感应电极为金属银材质。

上述方案中，所述基底上还设置加热电极，所述加热电极的两端分别连接焊盘。

进一步的技术方案中，所述加热电极位于感应电极和参比电极的正下方或正上方，上下两层之间通过绝缘层隔开。

进一步的技术方案中，所述加热电极与感应电极和参比电极位于同一层，且加热电极位于参比电极和感应电极之间或位于参比电极和感应电极的其中一侧。

上述方案中，所述参比电极作为加热电极。

更进一步的技术方案中，所述感应电极、参比电极、加热电极和焊盘均通过电子蒸镀方式溅射金属银材质制作。

更进一步的技术方案中，采用化学电镀方式在感应电极的银基薄膜上继续生长银纳米多孔结构。

上述方案中，所述绝缘层为多层结构，不同的绝缘层为同种材质或不同材质，所述绝缘层通过LPCVD或者PECVD方式沉积SiO₂或SiN制作。

进一步的技术方案中，所述感应电极和焊盘上方的绝缘层通过刻蚀工艺去除。

上述方案中，所述基底为硅基底。