為了監(jiān)測與對抗都市中日益增加的空氣污染危機(jī)，很快地將在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備與室內(nèi)監(jiān)測設(shè)備中看到氣體傳感器…

微型化與制造技術(shù)的進(jìn)展，為MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的業(yè)者開啟了嶄新的市場；根據(jù)IDTechEx估計(jì)，代工廠在未來幾年內(nèi)將生產(chǎn)數(shù)百萬個(gè)氣體傳感器組件。

金屬氧化物(MOS)氣體傳感器是1950年代日本神戶的研究開發(fā)成果。這種感測組件由加熱至高操作溫度(300-500°C)的絲網(wǎng)印刷金屬氧化物層(通常是SnO2、CuO或ZnO的改進(jìn)版本)組成。在此高溫下，氧吸附至表面并調(diào)整材料的導(dǎo)電性能，當(dāng)大氣中的氣體隨后與吸附的氧反應(yīng)時(shí)，即可進(jìn)一步調(diào)節(jié)材料的導(dǎo)電性能。

這些研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的工業(yè)安全領(lǐng)域，包括偵測有毒氣體與監(jiān)測碳一氧化碳的商用傳感器，一部份則來自幾個(gè)國家的法規(guī)推動(dòng)。然而，這種傳感器的大外形尺寸與功率要求，使其至今仍無法被應(yīng)用在更多的商用領(lǐng)域。

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造工藝已經(jīng)使得MOS傳感器實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)。以前它可用于同時(shí)印制200個(gè)傳感器，但必須在實(shí)驗(yàn)室中以多層印刷材料進(jìn)行。透過火焰熱解的材料制造與沈積新方法意味著一座代工廠中每天可制造數(shù)百萬個(gè)傳感器。由于使用微型加熱板，對于功率的要求已經(jīng)大幅降低了十倍，如今的傳感器功耗還不到10mW。

這種被稱為MEMS或CMOS氣體傳感器的新一代化學(xué)傳感器，可讓MOS感測原則微縮至組件級。他們適于被整合至許多低功耗的手持設(shè)備中，例如手機(jī)與平板以及穿戴式徽章和首飾。這種傳感器具有偵測空氣中污染物的能力，即將為環(huán)境氣體傳感器帶來重大影響，IDTechEx預(yù)計(jì)這一市場將持續(xù)擴(kuò)大，在2027年以前達(dá)到30億美元的市場規(guī)模。

這種制造工藝的革命，也為氣體傳感器產(chǎn)業(yè)帶來了幾次收購。最值得注意的是AMS收購Cambridge CMOS Sensors (CCS)——這是一家從劍橋大學(xué)和華威大學(xué)獨(dú)立出來的公司。

Cambridge CMOS Sensors憑借其利用創(chuàng)新封裝技術(shù)制造傳感器的關(guān)鍵地位，在不到六年的時(shí)間內(nèi)從早期發(fā)展階段一躍而成為氣體傳感器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠商之一。AMS很快地看到中國市場快速成長，智能手機(jī)與健身追蹤器用的組件開始用于作為環(huán)境監(jiān)測器以及監(jiān)測酒精含量的呼吸器。

Cambridge CMOS CCS811室內(nèi)質(zhì)量監(jiān)測器是新型化學(xué)氣體傳感器的一個(gè)示例。

較傳統(tǒng)的MOS氣體傳感器制造商急于趕上這些新興業(yè)者。日本Figaro Engineering推出了一系列微型傳感器，搭配主要用于一氧化碳監(jiān)測的傳感器組合，如今在美國和歐洲大多數(shù)的家庭中都可以看到相關(guān)應(yīng)用。

Sensirion最近出售旗下整個(gè)氣壓傳感器部門，集中各種資源發(fā)展不斷成長中的環(huán)境氣體傳感器。該公司將在2017年發(fā)表首款氣體傳感器，該組件在單個(gè)微型電熱板上使用多種金屬氧化物材料，可在尺寸僅2.45 x 2.45 x 0.9 mm的傳感器上測量傳感器上的多種氣體。

這些進(jìn)展正推動(dòng)氣體傳感器朝向消費(fèi)電子設(shè)備發(fā)展，預(yù)計(jì)將在未來五年即可看到大幅成長。為了監(jiān)測與對抗全球都市中日益增加的空氣污染危機(jī)，很快地將在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備與室內(nèi)監(jiān)測設(shè)備中看到這組件。