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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