1.4 传感器的发展方向

传感器的发展方向主要有以下几个方面。

1.采用新技术、新材料的传感器

传感器工作的基本原理是建立在人们不断探索与发现各种新的物理现象、化学效应和生物效应，以及具有特殊物理、化学特性的功能材料的基础上的。因而，发现新现象、反应、材料，研制新特性、功能的材料是现代传感器的重要基础，其意义也极为深远。例如，日本夏普公司利用超导技术研制成功了高温超导磁传感器，该传感器在温度为80K时呈超导状态。可以说超导磁传感器的出现是传感器技术的重大突破，其灵敏度比霍尔传感器高，仅低于超导量子干涉器件，制造工艺远比超导量子干涉器件简单，并可用于磁成像技术等领域。又如，人造陶瓷传感器材料可在高温环境中使用，弥补了半导体传感器材料难于承受高温的不足。另有不少有机材料的特殊功能特性，越来越受到高度重视。此外，人们在工程、生活和医学领域中，越来越要求传感器微型化。目前微型加工技术已获得高速发展，不仅有氧化、光刻、扩散、沉积等传统的微电子技术，还发展了平面电子工艺技术、各相异性腐蚀、固相键合工艺和机械分断技术等新型微加工技术，这些新技术为研制开发新型微型传感器提供了良好的条件。例如，采用平面电子工艺技术制作的快速响应传感器，已用于检测NH3和H2S的快速响应变化。又如，利用各相异性腐蚀技术进行的高精度三维加工，在细小的硅片上构成孔、沟、棱椎、半球等各种形状的微机械元件。再如，固相键合工艺将两个硅片直接键合在一起，不用中间黏合剂，也不加电场，只需要表面活化处理，在室温下将两个热氧化硅片面对面接触，经过一定温变退火，就可以使两个硅片键合在一起。美国诺瓦公司（NOVA Corp）利用这种工艺研制的0.40mm×0.90mm×0.15mm微型压力传感器，能够承受高达400℃的温度。

2.集成传感器

集成传感器是新型传感器的重要发展方向之一。微加工技术可将敏感元件、测量电路、放大器及温度补偿元件等集成在一个芯片上，这样不仅具有体积小、重量轻、可靠性高、响应速度快、稳定等特点，而且便于批量生产，成本较低。

在各种半导体材料中，以硅为基底材料的集成传感器发展最快。硅集成传感器是硅物理效应与平面技术相结合的产品，例如，集成温度传感器、霍尔集成电路及扩散硅压力传感器等。

采用集成传感器可简化电路设计，减小产品体积，便于安装调试，提高可靠性并降低成本，因此，很多传感器都向集成方向发展。集成传感器已广泛应用于汽车、家用电器、医疗卫生及航空航天技术中。

3.智能传感器

智能传感器有以下显著特点。

（1）自补偿功能。对信号检测过程中的非线性误差、温度变化、信号零点漂移和灵敏度漂移、响应时间延迟、噪声与交叉感应等效应的补偿功能。

（2）自诊断功能。包括接通电源时系统自检，系统工作时实现运行自检，系统发生故障时自诊断，确定故障的位置与部件等。

（3）自校正功能。包括系统中标准参数的设置与检查，量程在测试中的自动转换、被测参数的单位自动运算等。

（4）数据自动存储、分析、处理与传输。

（5）微处理器、微机和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一个闭环工作系统。

由于智能传感器具有上述一系列显著特点，从而使智能传感器大大提高了精度。不需要采用精加工、新材料与补偿电路等，使其成本较低。此外，智能传感器可靠性高、实时性强，功能多而强，性能价格比高等特点是传感器发展的主要方向。