摘要：

基于微机电系统(MEMS, Micro )技术的微型加热器在气体传感器,微热量计,气体流量计,红外光源,微小颗粒的收集等领域有较大的发展空间,微加热器具有热量损耗小,加热功率低,工艺流程简单,响应时间短,与CMOS工艺易兼容,容易与其他微电子器件集成等优点. 本文是基于MEMS技术设计并制作了一种薄膜式微型微加热器.并用有限元分析软件对其性能进行仿真.然后对微加热器和温度传感器的性能进行了测试,最后对他们的应用进行了研究.主要工作内容如下: 1,根据设计的目的完成微型加热器的结构设计,版图设计和工艺流程设计,并用有限元分析软件对所设计的微加热器的结构进行力,热,电的多物理量耦合分析.最后选择硼硅玻璃为基底材料,铂作为加热电阻材料,根据工艺流程完成微型加热器的工艺制作. 2,将绑定好的微型加热器进行性能测试,包括电阻测量,TCR标定,微加热器的升温降温特性等.得到实际电阻与设计电阻有一定偏差,但在误差范围之内:经过TCR标定的温度传感器可以通过其电阻大小反应微加热器的温度值:举例说明了微加热器的升温和降温特性,并分析温度和功率之间的关系,R35达到100℃时,功率为187mW. 3,通过将微型加热器放置在微流道的上方实现了颗粒热泳沉积的温度梯度场并进行了颗粒沉积实验,验证了微流道热泳沉积现象,实验结果表明热泳沉积对比自然沉积提升了203%的采样效率. 4,通过温度传感器的电阻变化可以反应通过微加热器的空气流量的大小,实验结果表明:空气流量与电阻差为直线关系,并且微加热器温度越高电阻差越大,充分证明微加热器可以用作空气流量传感器.

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