聚合物环-柔性膜悬挂门FET气体传感器:设计,建模和仿真
Joel Zacharias1, Pramod Martha1, V Seena1
1Department of Avionics, Indian Institute of Space Science and Technology (IIST), Thiruvananthapuram 695547, India.
Micromachines
|May 27, 2023
概括
一个新的聚合物微电子机械系统 (MEMS) 气体传感器平台,环-曲膜 (RFM) 悬挂门场效应晶体管 (SGFET),增强了气检测灵敏度. 这种创新设计改善了信号传导,用于更准确的气体传感应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 微电子机械系统 (MEMS) 为气体传感提供了微型化解决方案.
- 现有的气体传感器在灵敏度和一致性能方面面临挑战.
- 基于聚合物的MEMS设备正在出现,用于专门的传感应用.
研究的目的:
- 设计,建模和模拟一个新的聚合物MEMS气体传感器平台.
- 为了提高气体吸附传导效率和提高传感器灵敏度.
- 为了评估传感器对气检测的性能.
主要方法:
- 采用了与悬挂门场效应晶体管 (SGFET) 集成的环-曲膜 (RFM) 结构.
- 采用有限元法 (FEM) 和TCAD模拟工具 (CoventorWare,Synopsis Sentaurus TCAD).使用了有限元法和TCAD模拟工具.
- 使用Cadence Virtuoso设计和模拟了一个差分放大器电路.
主要成果:
- 该RFM-SGFET架构确保在气体吸附过程中保持恒定的门电容变化.
- 在3V门偏向下实现了2.8mV/MPa的差分放大器灵敏度.
- 证明了高达1%度的最大气检测范围.
结论:
- 新型RFM-SGFET平台显著提高了气体传感灵敏度和传导效率.
- 拟议的设计和模拟为先进的聚合物MEMS气体传感器铺平了道路.
- 介绍了使用CMOS和表面微加工的制造工艺集成计划.
