[发明专利]一种电容式MEMS气体传感器

摘要

一种电容式MEMS传感器，尤其适用煤矿安全监测以及生产生活中对空气中甲烷气体的检测，也可运用于特殊环境中氦气、二氧化碳、氩气等气体的检测，其包括一个热执行器和两个梳齿电容，热执行器包括若干对硅梁、一个微梭和锚区；每组梳齿电容包括可动梳齿、一组折叠结构弹簧、固定梳齿、锚区。该传感器可检测甲烷气体的浓度，根据半导体材料在一定电流下的电阻随周围气体中甲烷含量的变化而变化的原理，用硅梁的热形变驱动梳齿电容的电容变化，依据电容变化测量空气中的甲烷浓度。优点：结构简单，适应性强，无中毒影响，使用电容式测量因此无磨损、无惰性，温度、精度稳定性好，抗电磁干扰能力强，动态响应速度快。

主权项

1.一种电容式MEMS气体传感器，其特征在于：该电容式MEMS气体传感器包括左右对称的两个梳齿电容(1)和设置在两个梳齿电容(1)之间的热执行器(2)；所述梳齿电容(1)包括固定端和可动端；所述固定端包括锚区Ⅰ(13)和多根固定梳齿(12)，其中多根固定梳齿(12)与锚区Ⅰ(13)相连接；所述可动端包括多根可动梳齿(11)、质量块(16)、锚区Ⅱ(15)；多根可动梳齿(11)与质量块(16)相连接，锚区Ⅱ(15)横向设置在质量块(16)两侧，锚区Ⅱ(15)与质量块(16)之间弹性连接；所述固定梳齿(12)和可动梳齿(11)交替平行分布在锚区Ⅰ(13)和质量块(16)之间；固定梳齿(12)、可动梳齿(11)、质量块(16)为悬空结构；所述热执行器(2)包括多根硅梁(21)、微梭(23)和锚区Ⅲ(22)；所述微梭(23)为横向设置的条状结构，左右两端分别连接两组梳齿电容(1)中的质量块(16)；所述锚区Ⅲ(22)与微梭(23)平行设置；微梭(23)与锚区Ⅲ(22)之间平行设置有多根硅梁(21)；硅梁(21)以微梭(23)为轴对称分布，微梭(23)和硅梁(21)为悬空结构；所述微梭上设置有金属层(4)，锚区Ⅰ(13)、锚区Ⅱ(15)和锚区Ⅲ(22)包含金属层(4)，锚区Ⅰ(13)和锚区Ⅱ(15)的金属层(4)为电容检测端，锚区Ⅲ(22)的金属层为热执行器(2)提供电源连接，锚区Ⅲ(22)的电源接通时，电流通过微梭(23)上的金属层(4)流过硅梁(21)。