SS1118氧传感器的设计与工艺

大家好，我是【广州工控传感★科技】SS1118氧传感器事业部，张工。

SS1118是一种原电池型氧气传感器，寿命是基于理论计算铅阳极和电解质电池组分的消耗。氧气浓度为20.9%环境下，传感器的寿命估计约2年或更长的时间。要注意的几个因素影响传感器的实际寿命。这些因素包括存储温度，工作温度，压力，和暴露于化学物质。

这种SS1118氧传感器的敏感材料是金属氧化物半导体或导电聚合物。当这些材料暴露在待测气体中时，气体会与它们发生相互作用，引起电导率或电阻率的变化，并产生包含气体成分和浓度的电信号。经信号处理电路处理后，气体的成分和浓度。使用最多的金属氧化物半导体是二氧化锡，其次是二氧化钛、氧化锌等。为了提高SS1118氧传感器的灵敏度和选择性，常在金属氧化物中加入催化剂，如铂、钯等贵金属 或合适的金属氧化物。

金属氧化物半导体氧传感器利用微电子技术的成膜工艺，在硅衬底上沉积一层金属氧化物敏感层，用敏感层下的电阻作为加热器，用二极管作为测温元件，必要的信号 电路和读数输出电路也可以集成在同一个硅片上。

SS1118氧传感器的制造工艺如下图所示，其特点是将加热电极、绝缘层和测试电极逐层堆叠。

SS1118氧传感器有电流型和电压型两种。电流型灵敏度高，测量范围大，温漂小。 但其输出电流和灵敏度与电极尺寸密切相关。传统的烧结体型器件难以控制电极尺寸，因此输出电流和灵敏度也难以控制。由于采用MEMS技术制造的器件电机尺寸精度高，因此MEMS固体电解质电流型气体传感器具有优异的性能。

目前，基于“三明治”结构的传感器可以实现MEMS工艺的兼容加工，解决了传统固态电解质气体传感器工艺兼容性差、器件结构复杂等问题。

SS1118氧传感器的特点是：

(1)小型化：MEMS器件体积小。 一般来说，单个MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为单位，重量轻，能耗低。 同时，小型化的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。 MEMS较高的表面体积比（表面体积比）可以提高表面传感器的灵敏度。

(2)硅基加工技术，兼容传统IC生产工艺：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝相近，导热系数接近 钼和钨。 同时，它可以在很大程度上兼容基于硅的处理。 工艺。

（3）量产：以单颗尺寸为5mm×5mm的MEMS传感器为例，通过硅微加工工艺可以在一块8英寸的硅片上同时切割约1000个MEMS芯片。

(4)集成：一般来说，单个MEMS在封装机械传感器的同时，往往会集成一个ASIC芯片，控制MEMS芯片并将模拟量转换为数字量输出。 同时，不同的封装工艺可以将多个不同功能、不同敏感方向或作动方向的传感器或执行器集成为一个，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至集成多种功能的器件。 形成复杂的微系统。

（5）多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学、生物等多个学科，集中了当今科技发展的诸多前沿成果。