MEMS气体传感器微热盘建模与仿真技术探究

"MEMS气体传感器微热盘建模与仿真，张卫东，丁恩杰。本文探讨了基于Pt加热电极和SiO2绝缘层的两种MEMS气体传感器微热盘模型，通过有限元仿真分析了其稳态和瞬态特性，并利用PSPICE软件进行了微热盘控制电路的建模与分析。" 在微电子与固体电子学领域，MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）气体传感器因其微型化、高灵敏度和低功耗的特点，在环境监测、工业生产、健康医疗等多个领域有着广泛的应用。该论文由张卫东和丁恩杰共同完成，他们设计了两种不同的MEMS气体传感器微热盘模型，这两种模型均采用铂（Pt）作为加热电极，二氧化硅（SiO2）作为绝缘层。 微热盘是MEMS气体传感器的核心部分，它负责对目标气体进行加热，以便于气体分子与传感器表面发生化学或物理反应，从而检测气体的存在和浓度。论文通过有限元方法（Finite Element Method, FEM）进行了仿真分析，以研究微热盘在稳态下的工作特性。当加热温度达到350摄氏度时，微热盘展现出良好的温度分布均匀性，且功耗控制在30毫瓦以下，这表明设计的微热盘具有高效能和低能耗的优势。 此外，论文还关注了微热盘的瞬态响应性能。瞬态仿真结果显示，当微热盘加热至最高点时，其中心点的温度响应时间小于120毫秒，这意味着传感器可以快速响应环境中的气体变化，提高了检测的实时性。这种快速响应对于实时监测和安全预警至关重要。 最后，研究人员使用PSPICE（Procedural SPICE）软件进行微热盘结构的控制电路建模与分析。PSPICE是一款广泛用于模拟电子电路的软件工具，它可以精确模拟电路行为，帮助优化传感器的控制电路设计，以实现更精确的温度控制和更高效的能源管理。 这篇论文深入研究了MEMS气体传感器微热盘的设计、建模和仿真，旨在提高气体检测的精度和效率，同时降低系统功耗。通过这些技术手段，可以预期未来MEMS气体传感器将在环境监测、工业安全、医疗诊断等应用中发挥更大的作用。