随着人们生活水平不断提高，大家越来越重视自己身边的环境质量，市场上对小体积、低功耗、智能化、模块化的气体传感器的需求越来越大，特别是在物联网等泛在应用的推动下，其应用空间广阔。

 

       基于MEMS工艺的半导体敏感材料(MOS)气体传感器开始广泛用智能家电、智能家居、移动穿戴、物联网环境监测、楼宇控制以及医疗健康早期筛查等的气体检测领域，这类传感器具有的小体积、低功耗、低成本、智能化的特点为解决传统半导体TO封装的MOS气体传感器的遇到的功耗大和体积大等问题提供了强有力的解决方案。同时，MEMS技术的应用也为该类气体传感器的集成化提供坚实的基础，开发的气体传感器阵列为我们提供了人工嗅觉的解决方案，为人工智能发展助力。目前，行业普遍共识是基于MEMS工艺的气体传感器正成为未来气体传感器的主要发展方向之一。

 

目前，市场上MEMS气体传感器普遍以单晶硅材料为基底，MOS金属氧化物组份为气体敏感材料，当气敏材料暴露于被测气体中，气体会与它们发生作用，引起电导率或电阻率的变化，产生包含气体成分和浓度的电信号，经过信号处理电路处理后，即可识别气体的成分和浓度。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。为提高气敏传感器灵敏度和选择性，往往会向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。MEMS金属氧化物半导体气敏传感器采用微电子技术的成膜工艺在硅衬底上淀积金属氧化物敏感层，利用敏感层下的电阻做加热器，利用二极管做测温元件，必要的信号电路和读出电路也可以集成在同一硅芯片上。MEMS微气体传感器的特点在于将加热电极、绝缘层和测试电极一层一层依次堆积叠加在一起。

 

MEMS气体传感器芯片的主要特点：

(1) 微型化： MEMS器件体积小，一般单个 MEMS传感器的尺寸以毫米计， MEMS更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。

(2) 低功耗：由于MEMS加工工艺的优势，传感器加热区域可以控制在100~300微米直径范围内，通过悬臂梁设计可以大大降低传感器功耗，一般MEMS气体传感器功耗是传统半导体MOS传感器的6~10%，非常适合物联网对功耗的要求。

 

(3) 集成化：硅基加工工艺，可集成ASIC芯片，控制 MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。生产成本相对传统MOS传感器成本低。

(4) 低成本：以单个 1mm×1mm尺寸的 MEMS传感器芯片为例，用MEMS工艺在一片 6英寸的硅片上可同时切割出大约 13000个 MEMS芯片，批量生产可大大降低单个 MEMS的生产成本。

(5) 智能化：一般来说，我们可以把多个MEMS气体传感器或执行器集成于一体，形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的传感器阵列芯片，如同人的嗅觉细胞，通过算法实现人工嗅觉功能。

 

       MEMS气体传感器不同于物理类传感器芯片，它涉及化学、材料、自动化、精密仪器、电子、半导体制造、软件与算法等多种学科，制造难度大，工艺流程复杂。