离子导体或电解液主要用于化学量传感器，尤其 是基于电化学原理的传感器。 尤其是基于电化学原理的传感器。虽然电化学传 感器方面的理论已经相当成熟，但具体实现技术 方面仍然存在许多需要研究的问题。电化学传感 器的技术成熟度几乎是目前所知的化学量传感器 中最高的。据统计，商业化的气体传感器中， 90%以上属于电化学类传感器。
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
④ 外延 ⑤ 旋涂法 2. 厚膜工艺
厚膜压力传感器工艺流程示意图
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
3. 掺杂技术 ① 扩散杂质 ② 离子注入
图 2-26 离子注入机示意图
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
4. 光刻技术
光刻工艺流程
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
2.2.1结构型传感器的加工工艺
电阻应变式传感器的防护密封结构示意图
2.2.2微机械加工工艺
2.2.2.1微传感器与微机电系统
MEMS所涉及到的技术领域
2.2.2.1微传感器与微机电系统
MEMS的应用
微机械加工工艺
传统超精密与特种加工技术 1. 超精密机械加工 ① 微钻孔加工 ② 微铣削加工 ③ 微细磨削（超精密磨削）
LOGO
第2章 传感器的功能材料及 加工工艺
传感器的基础是构成传感器的材料其本身的各种 基础功能效应，以及这些效应的传输和功能形态 的变换 加工工艺是传感器从实验室走向实用的关键。现 代加工制造技术中的各种工艺手段在传感器领域 都有所体现。 多个零部件组装而成的结构型传感器，如应变电 阻式传感器、涡街流量传感器、电涡流传感器等 ，其敏感原理早已为大家所熟知，而加工工艺则 各有千秋。传感器的性能，尤其是温度稳定性、 可靠性等指标，也因此而有很大差异
化学传感器
PH、 Na'、 K'、酶、激素、抗 原、抗体等的检测 热电元件 温度计 气体、液体的流量测量 温度控制
温度传感器 流量传感器 感温整流器 放射线检测器 超声波传感器
超声波 CT 探头
电介质
电介质材料具有共价键，是良好的电绝缘体。电 介质材料的特性常用介电常数来表征。介电常数 是电通量密度与电场强度之比，即 。真空的介电 常数为 ，电介质材料的介电常数则为 。陶瓷、有 机聚合物和石英也是传感器中经常使用的电介质
2.1.3陶瓷敏感材料
2.1.3.1物理敏感陶瓷材料 1. 陶瓷热敏器件 2. 陶瓷光敏电阻 3. 陶瓷压电元件
4. 陶瓷热释电材料
2.1.3陶瓷敏感材料
2.1.3.2化学敏感陶瓷材料
1. 湿敏陶瓷
2. 气敏陶瓷
2.1.3.3其他陶瓷材料
有机高分子敏感材料
有机敏感材料具有的优点是： ①容易加工，容易做成均匀大面积材料； ②设计、合成新结构分子的自由度大，从而带来 了敏感材料的多样性； ③可实现在无机敏感材料中难以达到的识别功能 。
2.2.2微机械加工工艺
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺 1. 薄膜成形 ① 氧化
湿氧氧化法示意
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
② 金属化
真空蒸镀法示意
溅射法示意
2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺
③ 化学气相淀积
常压化学气相工艺装 置的示意
等离子化学气 相工艺装置的示意
B 0 H
B 0 ( H M ) 0 r H
其中，M是每单位体积的磁偶极矩或磁化强度，r 为相对磁导率。
磁性材料可以被用做将磁通量限定在确定的体积 范围内的结构元器件。 此外，在传感器中，可用于检测一些磁参量，此 时被检测的磁参量能改变另一些物理特性，如磁 敏电阻的电导率；还可用于检测能改变磁特性的 一些物理量，如温度和机械应力等。
光生伏特效应
InSnTe Aa-ZnS， Ag-ZnS， Si， Ge， InP， GaAs， InSb， InAs
光传感器
Si-IC，有机彩色滤光片 /Si-IC Se-As-Te， PbO 光导电效应 Se， CdS， CdSe， ZnO PhO， CdTe， PbO-PbS， a-Si ZnS-CdTe， Si， ZnCdTe 热电效应 PbTiO3/Si， PVF2/Si Si-IC， InSb， InAs， Ge， GaAs Ni-Co/Si-IC， InSb， InAsBi ZnO/Si-IC， PVF2/Si-IC Si， Si-IC， Ge， GaP， InSb， InAsBi 陶瓷 Si-IC， SnO2 金属/FET Si-IC 聚合物 /Si-IC， Al2O3/Si-IC Si-IC ZnO/Si-IC 无机薄膜 /Si-IC 生物体关联薄膜 /Si-IC Si-IC Si-IC Si-IC Si-IC Ge， Si ZnO/Si-IC PVF2/Si-IC
2.1.2导体、半导体和电介质
半导体敏感材料 具有半导体性质的元素或化合物之所以被广泛用于敏感 材料，是由于测量对象导致半导体的性质发生较大的变 化。由于半导体材料对很多信息量既具有敏感特性，又 有成熟的平面工艺，易于实现多功能化、集成化和智能 化，同时也是很好的基底材料，所以是理想的传感器材 料。半导体材料目前已经广泛用在传感器中，在今后相 当长的时间内也将会占主导地位。
第2章
传感器的功能材料及加工工艺
2.1
传感器使用的材料
2.2传感ຫໍສະໝຸດ 的加工工艺 传感器材料： 敏感材料 辅助材料
2.1传感器使用的材料
表 2-1各类材料在传感器中的应用情况
导体、半导体和电介质
导体
有两类导体，即电导体（金属及其合金） 和离子导体或电解液（酸、碱和盐溶液） 金属及其合金被用于传感器时可利用其热 电特性，或者其电导率对温度和应力的依 赖性。 金属还可用来构成能使被测对象产生显著 变化的电路元件，如电涡流传感器中的线 圈、电容式传感器的极板、电化学传感器 中的电极等。
磁传感器
霍尔效应 磁阻效应 压电效应 压阻效应 吸附阻抗变化
压力传感器
气体传感器
吸附引起功函数变化 气体色谱法
携带式气体分析仪
湿度传感器 加速度传感器
吸附阻抗变化 压阻效应 压电效应 FET 的门电压变化 门控制型二极管 热起电 BIP 晶体管制温度测量 BIP 晶体管制温度特性 热激励电流的温度特性 光导电效应 光导电效应 压电效应
传感器
效应
材料 Si， a-Si， 2-6 属薄膜/Si-IC， 3-5-6 属薄膜 /Si-IC， 荧光体 /Si-IC Si-IC， Pt 或 Ir/Si-IC， 2-6 属/Si-IC， HgCdTe，
用途 固体紫外可见光，图像传感器 固体可见光，图像传感器 光生伏特元件 彩色传感器 紫外光摄像管 光导电元件 可见光摄像管 红外光摄像管 红外光传感器 磁场测量 无接触开关 触觉传感元件 压觉传感元件
2.2 传感器的加工工艺
2.2.1结构型传感器的加工工艺
应用不同的加工方法所能得到的加工精度
2.2.1结构型传感器的加工工艺
悬臂梁式称重传感器
2.2.1结构型传感器的加工工艺
1．弹性体的加工和处理
2．应变计的粘贴与固化
3．组桥、布线卫性能检查 4．传感器的性能补偿与老化 5．防潮密封工艺 6．性能检测和标定工艺
④ 微细电火花加工
传统超精密与特种加工技术
线电极电火花磨削法原理示意
采用线电极电火花磨削加工的微结构
2.2.2微机械加工工艺
2. 高能束微机械加工技术 ① 激光束加工 ② 电子束加工电子束加工
激光束加工示意
热型电子束加工示意
2.2.2微机械加工工艺
非热型电子束加工示意
离子束加工 离子束加工的基本原理是将聚焦后的离子束用电 场加速，使其达到高能量状态去撞击工件，使材 料表面的原子获得动能，从工件本体上分离，实 现加工目的。离子束加工主要应用于微机械加工 、溅射加工和注入加工。离子束加工适用于各种 金属材料的切割、焊接、热处理，还可进行工件 表表面强化、等离子弧堆焊及喷涂。
2.1.3有机高分子敏感材料
2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性
有机敏感材料
2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性
利用有机材料的敏感元件
2.1.4 有机高分子敏感材料
有机高分子湿敏材料
有机高分子气敏材料
有机高分子压电材料
2.1.5 磁性材料
真空中的磁通量与外加磁场强度成正比：
① 掩模制作（掩模原图绘制、掩模母板制作、工作 掩模制作） ② 光刻胶的涂布 ③ 前烘 ④ 曝光 ⑤ 显影 ⑥ 坚膜 ⑦ 蚀刻（湿法蚀刻、干法蚀刻 ） ⑧ 去胶（湿法去胶 、干法去胶 ）