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第1章 传感器与传感技术概述 1

1.1 传感器与传感技术的基本概念及特点 1

1.2 传感器的作用和战略地位 2

1.3 传感器的分类 5

1.4 传感器的特性 8

1.4.1 传感器的静态特性 8

1.4.2 传感器的动态特性 13

1.5 传感器的命名、代号及图形符号 20

1.5.1 传感器的命名 20

1.5.2 传感器的代号 21

1.5.3 传感器的图用图形符号 25

1.6 传感器及传感技术发展趋势 33

1.6.1 传感技术发展趋势 33

1.6.2 传感器产业发展趋势 35

1.6.3 敏感材料发展趋势 35

1.6.4 传感器制备工艺发展趋势 38

1.7 传感器发展战略研究 39

1.7.1 传感器产品、工艺（装备）、材料发展重点 39

1.7.2 打造传感器产业基地 51

1.7.3 传感器发展路线 51

1.7.4 传感器发展措施建议 52

1.8 国内传感器发展概况 56

1.8.1 传感器产业发展现状 56

1.8.2 传感器市场国内需求分析 57

1.8.3 传感器产业发展存在的主要问题 60

1.9 国外传感器发展概况 63

1.9.1 国外传感器发展经验借鉴 63

1.9.2 国际传感器产业发展趋势 64

1.9.3 国外传感器产业现状 64

1.9.4 国外传感器市场需求状况 69

第2章 智能传感器 72

2.1 智能传感器的基本概念及分类 72

2.2 智能传感器的构成、功能与特点 74

2.2.1 智能传感器的构成 74

2.2.2 智能传感器功能 76

2.2.3 智能传感器的特点 77

2.3 智能传感器的技术剖析 77

2.3.1 智能传感器的基础理论——信息（数据）融合技术 77

2.3.2 智能传感器的设计 78

2.3.3 智能传感器实现的主要技术路径 80

2.3.4 智能传感器标准体系 80

2.4 智能传感器的实现途径 82

2.4.1 非集成化实现 82

2.4.2 集成化实现 83

2.4.3 混合实现 85

2.5 智能传感器的通信接口、协议 86

2.5.1 智能传感器的通信接口 86

2.5.2 智能传感器的协议、总线 90

2.6 智能传感器的发展趋势 94

2.7 智能传感器的应用 98

2.7.1 智能传感器在汽车电子系统应用 98

2.7.2 在环境监测方面的应用 99

2.7.3 在航天航空、通信领域的应用 101

2.7.4 在武器系统中的应用 102

第3章 MEMS传感器及其应用 105

3.1 MEMS传感器的基本概念 106

3.1.1 MEMS传感器概述 106

3.1.2 MEMS传感器的优点及典型特征 107

3.1.3 MEMS传感器分类 108

3.1.4 MEMS传感器的技术发展趋势 109

3.2 MEMS传感器制作与材料 110

3.2.1 MEMS传感器制作特点 110

3.2.2 MEMS传感器典型材料 112

3.3 MEMS传感器的典型制备工艺 115

3.3.1 MEMS传感器膜制备工艺 118

3.3.2 MEMS传感器的光刻技术 122

3.3.3 MEMS传感器的干法腐蚀和湿法腐蚀工艺 125

3.3.4 硅自停止腐蚀工艺 128

3.3.5 MEMS体微加工的表面牺牲层工艺和LIGA工艺 130

3.3.6 MEMS传感器的键合工艺 132

3.3.7 MEMS传感器晶圆的切割与封装 136

3.4 MEMS传感器测试 140

3.5 MEMS传感器设计仿真简介 142

3.5.1 仿真工具简介 143

3.5.2 仿真设计实例——梳齿式加速度传感器的设计 149

3.6 MEMS传感器应用 155

3.6.1 MEMS传感器的典型应用 156

3.6.2 MEMS传感器的其他应用 158

第4章 生物芯片和生物传感器 161

4.1 生物芯片及生物传感器的基本概念 161

4.2 生物芯片及生物传感器的分类 163

4.2.1 生物芯片的分类 163

4.2.2 生物传感器的分类 164

4.3 生物传感器的制备 165

4.4 生物传感器的发展趋势 171

4.4.1 生物芯片的发展趋势 171

4.4.2 生物传感器发展趋势 172

4.5 生物芯片、生物传感器国内外概况 174

4.5.1 生物芯片、生物传感器国外概况 174

4.5.2 我国生物芯片、生物传感器的现状 176

4.5.3 我国生物传感器技术发展历程 179

4.6 生物传感器的应用 181

4.6.1 生物传感器在医学领域中的应用 181

4.6.2 生物传感器在发酵工业中的应用 182

4.6.3 生物传感器在环境检测方面的应用 183

第5章 力敏元件及传感器 186

5.1 力敏元件及传感器的分类 186

5.2 力敏元件及传感器的特性参数 188

5.2.1 应变式力敏元件及传感器 189

5.2.2 压阻式力敏元件及传感器 192

5.2.3 电容式力敏元件及传感器 193

5.2.4 压电式力敏元件及传感器 196

5.2.5 电感式力敏元件及传感器 197

5.2.6 谐振式力敏元件及传感器 204

5.3 力敏元件及传感器的制造技术 206

5.3.1 主要工艺流程 206

5.3.2 氧化工艺 206

5.3.3 光刻 214

5.3.4 扩散和注入 222

5.3.5 退火和再扩 229

5.3.6 淀积工艺 229

5.3.7 电极制备工艺 231

5.3.8 电极合金化 232

5.3.9 表面钝化 233

5.3.10 硅膜片的形成 235

5.3.11 封接技术 239

5.3.12 焊接和充灌技术 242

5.3.13 典型的力敏传感器结构 245

5.3.14 力敏传感器典型的工艺流程 246

5.3.15 其他制备技术 248

5.4 力敏传感器的温度补偿 248

5.4.1 扩散硅压阻式压力传感器温度补偿的基本术语 248

5.4.2 扩散硅压阻式传感器的热漂移与供电的关系 249

5.4.3 扩散硅压阻式压力传感器的温度补偿原理（串并联电阻法） 251

5.4.4 扩散硅压阻式压力传感器的温度补偿计算方法（串并联电阻法一） 254

5.4.5 扩散硅压阻式压力传感器的温度补偿计算方法（串并联电阻法二） 262

5.4.6 传感器的温度补偿方法（软件补偿） 269

5.4.7 应变片传感器的温度补偿 272

5.5 力敏元件及传感器的选用原则 272

5.5.1 按性能指标要求选用 273

5.5.2 按使用环境要求选用 273

5.5.3 按测量对象要求选用 274

5.5.4 选用举例 275

5.6 力敏元件及传感器的发展及应用 276

5.6.1 直流电桥测量电路 278

5.6.2 频率测量电路 279

5.6.3 电荷放大测量电路 280

5.6.4 差动电容测量电路 281

第6章 热敏元件、温度传感器及应用技术 284

6.1 温度测量的基本概念 284

6.2 热敏元件、温度传感器的基本原理及特性参数 288

6.2.1 热电偶 288

6.2.2 热电阻 291

6.2.3 热敏电阻器 296

6.2.4 热辐射温度传感器 302

6.2.5 新型温度传感器 305

6.3 热敏元件及传感器制备技术 313

6.3.1 热敏电阻器的制备技术 313

6.3.2 铂热电阻的制备技术 321

6.4 热敏元件、温度传感器的应用技术 328

6.4.1 测量电路 328

6.4.2 温度控制 332

6.4.3 温度仪表 333

6.5 测温元件、测温传感器及测温仪表的选用 335

6.5.1 测温元件选择 335

6.5.2 测温传感器选择 336

6.5.3 温度变送器的选用 339

6.5.4 温度仪表的选用 340

第7章 磁敏元件及传感器 342

7.1 磁敏元件及传感器的分类与特性参数 342

7.1.1 磁敏元件及传感器分类 342

7.1.2 磁敏元件的特性参数 342

7.1.3 磁敏传感器的原理与特性 344

7.1.4 磁敏元件及传感器性能比较 350

7.2 磁传感器的制备工艺 352

7.2.1 固态磁敏传感器制备关键工艺 353

7.2.2 霍尔敏感元件的制备 358

7.2.3 薄膜磁阻传感器的制备 360

7.2.4 磁敏单元与半导体电路的工艺集成 363

7.3 磁敏传感器的信号处理与补偿技术 364

7.3.1 信号处理电路 364

7.3.2 温度补偿与处理 366

7.3.3 非线性补偿与处理 371

7.3.4 零点补偿与处理 374

7.4 磁敏传感器的应用 377

7.4.1 磁敏传感器的应用领域 377

7.4.2 磁敏传感器的选用原则 379

7.4.3 磁敏传感器的典型应用 380

第8章 光敏元件及传感器 392

8.1 光敏元器件及传感器分类 392

8.2 光敏元件的工作原理 392

8.2.1 光电导元件的工作原理及结构特点 392

8.2.2 光电池的工作原理 393

8.2.3 PIN光敏二极管 395

8.2.4 雪崩光敏二极管 395

8.2.5 光敏三极管的工作原理 396

8.2.6 色敏元件 396

8.2.7 光电位敏元件的工作原理 397

8.3 光敏元件的特性 401

8.3.1 光照特性 401

8.3.2 光谱特性 402

8.3.3 伏安特性 403

8.3.4 频率特性 404

8.3.5 温度特性 405

8.3.6 灵敏度和积分灵敏度 406

8.3.7 稳定性及寿命 406

8.3.8 光电流和暗电流 407

8.4 光敏元件的设计和制作工艺 407

8.4.1 硅光电池的设计 407

8.4.2 位敏元件的设计 409

8.4.3 光敏元件的制备工艺 410

8.5 其他光敏元器件 412

8.5.1 自扫描光敏二极管阵列 412

8.5.2 非晶硅光敏元件 413

8.5.3 化合物光电池 414

8.5.4 其他类型光敏元件 415

8.6 光敏元件的应用 415

8.6.1 光敏元件的温度补偿技术 415

8.6.2 光敏元件的应用基础 417

8.7 光敏元件的选用要点 420

8.7.1 光电导元件的选用 420

8.7.2 光电池的应用 421

8.7.3 光敏二极管、光敏三极管的选用 422

8.7.4 位敏元件的选用 422

第9章 湿敏元件及传感器的应用 423

9.1 湿敏元件及湿度传感器的基本概念 423

9.1.1 湿敏元件及传感器的分类 423

9.1.2 湿敏元件及传感器的特性参数 423

9.1.3 湿敏元件及传感器的国内外概况 425

9.1.4 湿敏元件的发展趋势 427

9.2 湿敏元件及传感器的制备工艺 428

9.2.1 陶瓷湿度传感器 428

9.2.2 有机高分子湿度传感器 438

9.2.3 树脂分散型结露传感器 440

9.2.4 半导体式湿度传感器 441

9.2.5 电解质系湿度传感器 443

9.2.6 湿度传感器的制作工艺 446

9.3 湿敏元件及传感器的应用 450

9.3.1 湿敏元件及传感器的选用原则 450

9.3.2 湿敏元件及传感器的应用实例 452

9.3.3 几种湿度传感器的检测电路 456

9.4 湿度传感器的最新进展 457

9.4.1 介孔湿度传感器 458

9.4.2 多孔交联聚合物湿度传感器 460

第10章 气敏元件及传感器的应用 464

10.1 气敏元件及传感器的基本概念 464

10.1.1 气敏元件及传感器的分类 464

10.1.2 气敏元件及传感器的特性参数 465

10.1.3 气敏元件及传感器的国内外概况 469

10.1.4 气敏元件及传感器的发展趋势 471

10.2 气敏元件及传感器的工作原理和制备工艺 473

10.2.1 半导体式气体传感器 473

10.2.2 固体电解质式气体传感器 481

10.2.3 接触燃烧式气体传感器 484

10.2.4 电化学式气体传感器 484

10.2.5 有机高分子式气体传感器 486

10.2.6 集成复合型气体传感器 487

10.2.7 MEMS气体传感器 489

10.3 气敏元件及气体传感器的应用 490

10.3.1 气敏元件及传感器的选用原则 490

10.3.2 气敏元件及气体传感器在家居中的应用 493

10.3.3 气敏元件及气体传感器在汽车中的应用 494

10.3.4 气敏元件及气体传感器在工业上的应用 496

10.3.5 气敏元件及气体传感器在检测大气污染气体方面的应用 496

10.3.6 气敏元件及气体传感器在医疗方面的应用 497

10.3.7 气敏元件及气体传感器在家用电器方面的应用 498

10.3.8 气敏元件及气体传感器在煤矿安全方面的应用 498

10.4 气体传感材料的最新进展 499

10.4.1 金属氧化物材料的结构调控与敏感特性 499

10.4.2 石墨烯材料的结构调控与传感特性 500

第11章 离散传感器及应用 505

11.1 离散传感器的基本概况 505

11.1.1 离散传感器的基本构成 505

11.1.2 离散传感器的分类 506

11.1.3 离散传感器产业发展的基本状况和差距 512

11.1.4 离散传感器的发展趋势 516

11.2 离散传感器的特征参数 519

11.2.1 离散传感器通用参数 519

11.2.2 离散传感器特征参数 525

11.3 离散传感器制备工艺 529

11.3.1 离散传感器的结构 529

11.3.2 离散传感器的设计 532

11.3.3 离散传感器的工艺 537

11.3.4 传感器的测试检验 545

11.4 离散传感器的应用 569

11.4.1 离散传感器的选型原则 569

11.4.2 离散传感器的应用及前景 574

第12章 敏感元件及传感器可靠性技术 584

12.1 可靠性技术基础概述 584

12.1.1 可靠性技术发展史 584

12.1.2 可靠性技术及其特点 585

12.1.3 可靠性技术中常用的几个基本概念 586

12.1.4 产品的寿命分布 591

12.1.5 可靠性设计 597

12.1.6 环境试验 602

12.1.7 可靠性试验 609

12.1.8 可靠性管理 625

12.2 敏感元件及传感器的可靠性试验 628

12.2.1 概述 628

12.2.2 力敏元件及传感器可靠性试验 631

12.2.3 热敏元件及温度传感器可靠性试验 636

12.2.4 光敏元件及光传感器可靠性试验 640

12.2.5 磁敏元件及传感器可靠性试验 642

12.2.6 湿敏元件可靠性试验 645

12.2.7 气敏元件可靠性试验 646

12.2.8 离子敏感元件可靠性试验 647

12.3 敏感元件及传感器的失效分析 648

12.3.1 概述 648

12.3.2 分析方法 650

12.3.3 敏感元件及传感器失效分析实例 654

附录 662

参考文献 665