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片上集成NDIR气体传感器技术.docx
资料介绍
片上集成NDIR气体传感器技术
一、技术概述
片上集成NDIR气体传感器是将MEMS红外光源、气室和红外探测器单片共集成于同一硅衬底上的新一代微型气体传感器。2026年，中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术全国重点实验室李铁研究员团队实现了这一突破性成果，将NDIR传感器体积缩小至传统商用产品的五分之一，标志着NDIR传感器从分立器件向片上集成的范式转移。
二、技术挑战
传统NDIR传感器采用分立式光源、气室和探测器组装方案，面临三大核心挑战：一是分立器件间的光学对准精度要求高，光能利用率低，耦合效率通常仅5-10%；二是分立封装导致体积大、功耗高，难以满足便携式设备需求；三是单片集成引入的衬底连续热传导导致光源热量干扰探测器，影响测量精度。
三、核心创新
3.1 单片共集成架构
将MEMS红外光源与热电堆探测器单片共集成于同一硅衬底，在架构层面同时优化光学耦合效率、气体交换效率与器件一致性。
3.2 复合抛物面聚光器
针对MEMS红外发射器±45°的发散角，气室反射面采用复合抛物面聚光器（CPC）构型，在紧凑布局内实现11mm有效光程，仿真光学耦合效率达91.8%，约为传统分立方案的9至18倍，实测加工气室耦合效率约87%。
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| 982-片上集成NDIR气体传感器技术.docx | 37K |
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