108是包括以下各項的群組中的至少一個:單一胺溶劑、混合胺溶劑、以及具有與空氣中目標(biāo)氣體的摩爾密度相比更高的目標(biāo)氣體摩爾密度的聚合物或金屬有機(jī)物構(gòu)架。
[0031]現(xiàn)在列出與二氧化碳反應(yīng)的一些示例性放大材料108。這些材料或者可逆地與C02反應(yīng)，或者不可逆地捕獲C02。不可逆捕獲主要使用化學(xué)鍵并且不可逆捕獲在放大材料108加熱時可以是可逆的。
[0032]這些示例性放大材料108包括上百種有機(jī)堿分子，例如:
[0033]籲伯胺
[0034]?仲胺
[0035]?叔胺
[0036]?哌嗪
[0037]?哌啶(PR)
[0038]?聚亞烴基聚胺(ΤΕΡΑ等)
[0039]?脒。
[0040]備選地，可以使用混合胺溶劑，例如具有不同特性的2或3種胺的混合物。
[0041]并且，可以使用呈現(xiàn)出與空氣中的C02摩爾密度相比更高的C02摩爾密度的液體溶劑、或者聚合物和金屬有機(jī)構(gòu)架，例如:
[0042]?吸附C02的聚合物
[0043]?與C02化學(xué)反應(yīng)的聚合物
[0044]?沸石
[0045].MOF。
[0046]在一個示例中，將放大材料108的熱擴(kuò)散性選定為在暴露于目標(biāo)氣體時比包含目標(biāo)氣體的所接收的氣體的熱擴(kuò)散性變化更大，從而增加氣體傳感器100對目標(biāo)氣體110的敏感性。
[0047]現(xiàn)在討論感測元件104為電阻換能器的氣體傳感器100的更具體示例。在該示例中，感測元件104在放大材料108暴露于參照氣體時具有第一電阻并且在放大材料108暴露于目標(biāo)氣體時具有第二電阻。然后，電路或軟件模塊(上文已討論)將第一電阻和第二電阻之差轉(zhuǎn)換為目標(biāo)氣體濃度。該模塊可附加地包括定時模塊(未示出)，定時模塊為目標(biāo)氣體110與放大材料108進(jìn)行反應(yīng)提供濃縮或融合時間。
[0048]在該具體示例中，測量技術(shù)是恒溫(例如恒定電阻)方法。在這些方法中，驅(qū)動電流(I)或電壓(V)隨目標(biāo)氣體濃度變化而適配。然后，監(jiān)測作為目標(biāo)氣體濃度的函數(shù)的I或Vo還可以使用恒定功率的方法，其中當(dāng)目標(biāo)氣體濃度變化時所施加的輸入功率保持恒定，然后監(jiān)測AR/R。備選地，通過增加溫度同時追蹤其阻抗來掃描加熱器溫度。使用這種技術(shù)，將獲取作為溫度的函數(shù)的耗散到環(huán)境中的熱量，并且可以使用DSC(差分掃描量熱法)測量來確定實際目標(biāo)氣體濃度。
[0049]在其他示例中，感測元件104是電容換能器、阻抗換能器、或光學(xué)換能器中的一個，每一個都進(jìn)行由模塊轉(zhuǎn)換為目標(biāo)氣體濃度的測量。
[0050]圖2是氣體傳感器200的第二示例。在該示例中，感測元件104、放大材料108、腔體106以及半導(dǎo)體襯底102如圖1所述。與圖1的一個不同是，在一個示例中，放大材料108沒有完全封蓋(例如覆蓋)感測元件104(例如感測線)。與圖1的另一個不同是，在另一個示例中，放大材料108沉積在感測元件104 (例如熱導(dǎo)電極)的頂部并密封腔體106的頂部。
[0051 ] 圖3是氣體傳感器300的第三示例。在該示例中，硅襯底102首先被放大材料302覆蓋。在放大材料302上與襯底102相對的一側(cè)構(gòu)造感測元件304。因而，敏感材料(即放大材料302)沉積在熱導(dǎo)電極(即感測元件304)的下方。
[0052]圖4是與相匹配的氣體傳感器404配對的氣體傳感器402的第四示例400。相匹配的氣體傳感器404包括形成在襯底102的腔體106內(nèi)部的傳感器兀件406。氣體傳感器402與圖1中討論的氣體傳感器100相似，然而相匹配的氣體傳感器404起到?jīng)]有暴露于目標(biāo)氣體110(即，通過屏障410與目標(biāo)氣體110分隔)的復(fù)制參照熱導(dǎo)結(jié)構(gòu)的作用。相匹配的氣體傳感器404用于補(bǔ)償其它類型的氣體傳感器402敏感性(例如相對濕度、氣壓、氣流等)O
[0053]圖5是氣體傳感器500的第五示例。在該示例中，感測元件104、腔體106以及半導(dǎo)體襯底102如圖1所述。與圖1的一個不同是，在該示例性氣體傳感器500中，液體放大材料502封蓋感測元件104的全部或部分?？蓾B透目標(biāo)氣體110的蓋(cap)材料504使液體放大材料502部分或整體地與感測線104接觸。
[0054]本說明書中，在細(xì)節(jié)的所選擇集合方面提出了示例性實施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以實施包括這些細(xì)節(jié)的不同所選擇集合的其他示例性實施例。以下權(quán)利要求旨在覆蓋所有可能的示例性實施例。
【主權(quán)項】
1.一種熱導(dǎo)氣體傳感器，包括: 感測元件；以及 放大材料，耦合到所述感測元件并具有取決于目標(biāo)氣體的熱擴(kuò)散性； 其中所述感測元件測量所述放大材料的熱擴(kuò)散性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括: 基于熱擴(kuò)散性測量計算目標(biāo)氣體濃度的模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中: 所述放大材料的熱擴(kuò)散性在暴露于目標(biāo)氣體時比包含所述目標(biāo)氣體的所接收的氣體的熱擴(kuò)散性變化更大。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中: 所述目標(biāo)氣體對所述放大材料的熱擴(kuò)散性進(jìn)行可逆修改。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，其中: 通過加熱所述感測元件，將所述放大材料的熱擴(kuò)散性重置為初始熱擴(kuò)散性。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，還包括: 基于將所述放大材料的熱擴(kuò)散性重置為初始熱擴(kuò)散性所需熱能的量計算目標(biāo)氣體濃度的模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中: 所述放大材料是包括以下各項的組中的至少一個:有機(jī)堿分子、混合胺溶劑、以及具有與空氣中的目標(biāo)氣體摩爾密度相比更大的目標(biāo)氣體摩爾密度的聚合物或金屬有機(jī)構(gòu)架。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中: 所述感測元件是包括以下各項的組中的至少一個:電容換能器、電阻換能器、阻抗換能器、或光學(xué)換能器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括: 娃襯底，所述娃襯底具有腔體； 其中，所述感測元件包括位于所述腔體內(nèi)的感測線，以及所述放大材料封蓋所述感測線的一部分。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括: 硅襯底； 其中所述放大材料耦合到所述襯底；以及 其中所述感測元件包括耦合到所述放大材料的與所述襯底相對的一側(cè)的感測線。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括: 襯底，所述襯底具有腔體；以及 蓋，所述蓋能夠滲透目標(biāo)氣體； 其中所述感測元件包括位于所述腔體內(nèi)的感測線，并且所述放大材料是封蓋所述感測線的一部分的液體；以及 其中所述蓋使液體放大材料與所述感測線保持接觸。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中: 所述氣體傳感器是熱絲檢測器。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括: 加熱元件，用于在測量所述放大材料的熱擴(kuò)散性前使所述氣體傳感器進(jìn)入預(yù)定溫度均衡狀態(tài)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器，其中: 所述加熱元件是所述感測元件。15.一種CMOS氣體傳感器，包括: 感測元件；以及 放大材料，耦合到所述感測元件并具有取決于目標(biāo)氣體的熱擴(kuò)散性； 其中所述感測元件在所述放大材料暴露于參照氣體時具有第一電阻； 其中所述感測元件在所述放大材料暴露于目標(biāo)氣體時具有第二電阻；以及所述CMOS氣體傳感器還包括:將所述第一電阻和所述第二電阻之差轉(zhuǎn)換為目標(biāo)氣體濃度的模塊。
【專利摘要】在一個示例中公開了熱導(dǎo)氣體傳感器。傳感器包括感測元件和耦合到感測元件的放大材料。放大材料具有取決于目標(biāo)氣體的熱擴(kuò)散性。感測元件測量放大材料的熱擴(kuò)散性以確定目標(biāo)氣體濃度。
【IPC分類】G01N27/12
【公開號】CN104977327
【申請?zhí)枴緾N201510163201
【發(fā)明人】奧瑞利·休伯特, 迪米特里·索科爾, 羅埃爾·達(dá)門, 安妮麗·法勒平
【申請人】ams國際有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年4月8日
【公告號】EP2930502A1, US20150285750