用于检测气体的设备的制作方法

本公开涉及用于检测气体的设备。
背景技术：
：良好的空气质量对维持一个人的健康非常重要，因为空气污染可能会导致各种健康问题，诸如心肺疾病。不幸的是，空气污染不仅限于室外污染。在室内环境中可以发现各种的化学化合物。例如，在家庭、办公室和工厂中经常检测到大浓度的甲烷、一氧化碳和乙醇。因此，家庭、办公室和工厂通常配备有气体传感器，以检测有害气体水平并提醒用户可能的气体泄漏。大多数气体传感器被设计成用于检测单一种类的气体。例如，当前的气体传感器通常被配置为检测甲烷、一氧化碳和乙醇中的一种。为了检测多种不同的气体，在单个设备中包括多个气体传感器。例如，为了检测一氧化碳和乙醇，检测一氧化碳的气体传感器和检测乙醇的另一个气体传感器将被包括在单个设备中。然而，在单个设备中包括多个气体传感器会导致大的功耗。技术实现要素：本公开旨在解决至少上述问题。本公开提出了一种用于检测气体的设备，包括：气体传感器，包括气体敏感材料和加热器；电源，被配置为向加热器提供加热信号，加热信号在第一水平和第二水平之间交替，第二水平大于第一水平；电阻测量电路，被配置为：当加热信号处于第一水平时，测量气体敏感材料的第一电阻；当加热信号处于第二水平时，测量气体敏感材料的第二电阻；以及处理器，被配置为基于第一电阻和第二电阻来检测气体传感器周围的气体。在一些实施例中，处理器被配置为基于第一电阻和第一基准灵敏度水平，计算气体敏感材料的第一灵敏度水平，并且基于第二电阻和第二基准灵敏度水平，计算气体敏感材料的第二灵敏度水平。在一些实施例中，处理器被配置为基于第一灵敏度水平与第二灵敏度水平之间的比率来检测气体传感器周围的气体。在一些实施例中，气体传感器包括直接位于气体敏感材料之下的腔。在一些实施例中，气体敏感材料是半导体金属氧化物。在一些实施例中，气体敏感材料具有在50纳米和150纳米之间的厚度。附图说明在附图中，相同的附图标记标识相似的特征或元件。附图中的特征的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。图1是根据本公开的一个实施例的选择性多气体传感器设备的框图。图2是根据本公开的一个实施例的气体传感器的俯视图。图3是根据本公开的一个实施例的沿图2中所示的轴的气体传感器的截面图。图4是根据本公开的一个实施例的操作选择性多气体传感器设备以选择性地检测气体的方法的流程图。图5是根据本公开的一个实施例的脉冲电压信号。图6是根据本公开的一个实施例的当暴露于各种气体时气体敏感材料的电阻的图。具体实施方式在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开主题的各个方面的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的主题。在一些情况下，没有详细描述公知的结构和制造电子设备和气体传感器的方法，以避免模糊对本公开的其他方面的描述。除非上下文另有要求，否则在整个说明书和随后的权利要求中，词语“包括”及其变型，例如“具有”和“包含”，应当以开放式、包含性的意义解释，即“包括，但不限于”。在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意在结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的方面。另外，在本公开的一个或多个方面中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在整个说明书中对集成电路的引用通常旨在包括建造在半导体基板或玻璃基板上的集成电路组件，无论这些组件是否一起耦合到电路中或能够互连。在整个说明书中，术语“层”以其最广泛的含义使用，包括薄膜、帽等，并且一个层可以由多个子层组成。本公开涉及选择性多气体传感器设备，以及使用选择性多气体传感器设备来选择性地检测多种气体的方法。图1是根据本公开的一个实施例的选择性多气体传感器设备10的框图。选择性多气体传感器设备10被配置为选择性地检测多种不同的气体。换句话说，选择性多气体传感器设备10能够单独地检测多种气体中何时存在高浓度水平的特定气体。例如，在一个实施例中，选择性多气体传感器设备10被配置为检测何时存在高浓度水平的甲烷、一氧化碳和/或乙醇。选择性多气体传感器设备10包括气体传感器12、电阻测量电路14、电源16和控制器18。气体传感器12是检测气体的有源传感器。气体传感器12包括气体敏感材料20、温度传感器22和加热器24。气体敏感材料20是有源传感器区域。气体敏感材料20由与气体(诸如甲烷、一氧化碳和乙醇)发生化学反应的材料制成。在一个实施例中，气体敏感材料20是半导体金属氧化物(smo)膜，其包括例如二氧化锡、氧化锌和/或氧化铟。当smo膜被加热到某一温度时，smo膜将通过氧化或还原过程与一种或多种气体反应。与气体反应物的电子交换导致smo膜中的总电阻改变。例如，当包括二氧化锡的smo膜被加热至约300摄氏度时，在存在一氧化碳和/或乙醇的情况下，smo膜的电阻将发生改变。因此，可以通过监控smo膜的当前电阻或电导率来检测气体的存在。注意，尽管在整个本公开中提及smo膜，但是可以使用其他气体敏感材料。在一个实施例中，气体敏感材料20是薄膜。例如，在一个实施例中，气体敏感材料20是薄smo膜，其厚度在50纳米和150纳米之间。如下面将进一步详细讨论的，与具有由厚膜(例如，厚度在5微米和20微米之间)制成的气体敏感材料的气体传感器相比，使用薄膜作为气体敏感材料20允许气体敏感材料20能够快速加热到目标温度。因此，可以更快地执行气体检测并且可以降低功耗。温度传感器22测量气体敏感材料20的当前温度。温度传感器22邻近气体敏感材料20定位，以便获得精确的测量值。如下面将进一步详细讨论的，在一个实施例中，温度传感器22用作用于调节加热器24以将气体敏感材料20加热到所需温度的反馈回路。加热器24加热气体敏感材料20。加热器24邻近气体敏感材料20定位，以便快速加热气体敏感材料20。如下面将进一步详细讨论的，在一个实施例中，加热器24用于在第一温度和第二温度之间交替气体敏感材料20的温度。在一个实施例中，加热器24是电阻式加热器。即，加热器24通过焦耳效应加热，并通过辐射热加热气体敏感材料20。然而，注意，可以使用其他类型的加热器。电阻测量电路14测量气体敏感材料20的电阻。如下面将进一步详细讨论的，在一个实施例中，由电阻测量电路14测量的电阻用于测量气体敏感材料20的灵敏度水平并检测气体的存在。在一个实施例中，电阻测量电路14是包括气体敏感材料20的分压器电路。例如，电阻测量电路14可以包括电阻器(具有已知电阻)，该电阻器具有耦合到电压源(具有已知电压水平)的第一端和耦合到气体敏感材料20的第二端。然后，可以基于电阻器的电阻、电压源的电压水平和在电阻器的第二端(即，电阻器和气体敏感材料20连接处)测量的电压来确定气体敏感材料20的电阻。然而，注意，可以使用其他类型的电阻测量电路。电源16提供加热信号(即，电源信号，诸如电压或电流信号)以给加热器24供电，加热器24又加热气体敏感材料20。在一个实施例中，加热器24提供的热量与从电源16接收的加热信号成比例。例如，当加热器24从电源16接收高电压水平(例如，1.2伏)时，加热器24将气体敏感材料20加热到高温(例如，300摄氏度)。相反，当加热器24从电源16接收零电压水平(例如，0伏)时，加热器24将不再加热气体敏感材料20。如下面将进一步详细讨论的，在一个实施例中，由电源16提供给加热器24的加热信号是脉冲电压信号，其在高电压水平和低电压水平之间交替。控制器18控制选择性多气体传感器设备10。控制器18耦合到并控制气体传感器12、电阻测量电路14和电源16。在一个实施例中，控制器18被配置为获得由温度传感器22测量的气体敏感材料20的当前温度，获得由电阻测量电路14测量的气体敏感材料20的当前电阻，并且指示电源16提供加热信号以给加热器24供电以加热气体敏感材料20。如下面将进一步详细讨论的，在一个实施例中，控制器18控制选择性多气体传感器设备10(具体地，控制气体传感器12、电阻测量电路14和电源16)，以选择性地检测多种不同的气体。控制器18可以是任何类型的控制器、处理器或专用集成电路(asic)，其例如与电阻测量电路14和温度传感器22通信，并且控制电源16。气体传感器12、电阻测量电路14、电源16和控制器18可以被制造在相同的封装中、在分离的封装中的分离的芯片中，或在单个封装中的分离的芯片中。例如，在一个实施例中，气体传感器12、电阻测量电路14、电源16和控制器18在单个封装内或被制造在单个半导体基板中。在另一个实施例中，气体传感器12、电阻测量电路14、电源16和控制器18在各自的封装中。图2是根据本公开的一个实施例的气体传感器12的俯视图。图3是根据本公开的一个实施例的沿图2中所示的轴的气体传感器的截面图。图2和图3一起回顾是有益的。注意，作为示例提供本文所阐述的尺寸。对于该实施例和本申请的所有其他实施例，其他尺寸被预期。气体传感器12包括气体敏感材料20、加热器24、基板26、第一绝缘层28、第二绝缘层30、第三绝缘层32、第四绝缘层34。基板26为气体传感器12的各种组件提供支撑。在一个实施例中，基板26由硅或玻璃制成。在一个实施例中，基板26具有在500微米至600微米的范围内的厚度。使用例如沉积或生长工艺在基板26上形成第一绝缘层28。在一个实施例中，第一绝缘层28由电介质材料(诸如氧化物或氮化硅)制成。在一个实施例中，第一绝缘层28具有在3微米至10微米的范围内的厚度。使用例如沉积或生长工艺在第一绝缘层28上形成第二绝缘层30。在一个实施例中，第二绝缘层30由电介质材料(诸如氧化物或氮化硅)制成。在一个实施例中，第二绝缘层30具有在300纳米至550纳米的范围内的厚度。腔36形成在第一绝缘层28和第二绝缘层30之间。腔36在第一绝缘层28和第二绝缘层30之间提供气隙。由于空气具有低导热率，因此腔36提供热绝缘并限制气体传感器12内的热量。因此，可以用较少的功率维持气体敏感材料20的温度。在一个实施例中，通过使用例如光刻和蚀刻技术在第一绝缘层28中图案化凹槽38来形成腔36；并且利用牺牲材料40填充凹槽38。在一个实施例中，牺牲材料40由聚酰亚胺制成。由于聚酰亚胺具有低导热率，因此使用聚酰亚胺作为牺牲材料40为气体传感器12提供附加的热绝缘。然后在第一绝缘层28和牺牲材料40上形成第二绝缘层30。然后使用例如光刻和蚀刻技术去除牺牲材料40的一部分。如图3中最佳地示出的，牺牲材料40的剩余部分为覆盖腔36的第二绝缘层30的部分提供附加的支撑。在一个实施例中，腔36具有在2微米至5微米的范围内的深度。使用例如沉积在第二绝缘层30上形成加热器24。加热器24直接覆盖腔36。如之前所讨论的，在一个实施例中，加热器24是电阻式加热器，其通过焦耳效应加热并通过辐射热加热气体敏感材料20。在该实施例中，加热器24包括由导电材料(诸如钽铝)制成的电阻层42。在一个实施例中，电阻层42具有在100纳米至200纳米的范围内的厚度。尽管图3中示出单个电阻层，但加热器24可以包括多个电阻层。使用例如沉积或生长工艺在第二绝缘层30和加热器24上形成第三绝缘层32。在一个实施例中，第三绝缘层32由电介质材料(诸如氧化物或氮化硅)制成。在一个实施例中，第三绝缘层32具有在200纳米至400纳米的范围内的厚度。使用例如沉积在第三绝缘层32上形成气体敏感材料20。可以通过在第三绝缘层32上形成气体灵敏层并使用例如光刻和蚀刻技术对气体灵敏层进行图案化来形成气体敏感材料20。如之前所讨论的，在一个实施例中，气体敏感材料20是smo，其与周围环境中的各种气体发生化学反应。例如，气体敏感材料可以包括二氧化锡、氧化锌和/或氧化铟。使用例如沉积或生长工艺在第三绝缘层32和气体敏感材料20上形成第四绝缘层34。使用例如光刻和蚀刻技术将第四绝缘层34图案化，以将气体敏感材料20暴露于周围环境。在一个实施例中，第四绝缘层34由电介质材料(诸如氧化硅或氮化硅)制成。在一个实施例中，第四绝缘层34具有在300纳米至550纳米的范围内的厚度。如之前所讨论的，在一个实施例中，气体传感器12与电阻测量电路14、控制器18和电源16形成在相同的基板上。在另一个实施例中，电阻测量电路14、控制器18和电源16形成在与气体传感器12分离的基板上，并经由互连电耦合到气体传感器12。注意，为简化起见，温度传感器22未在图2和3中示出。如之前所讨论的，在一个实施例中，温度传感器22邻近气体敏感材料20定位，以便获得精确的测量值。尽管未在图2和3中示出，但是选择性多气体传感器设备10可以包括多个导电层，其使气体传感器12(包括气体敏感材料20、温度传感器22和加热器24)、电阻测量电路14、电源16、控制器18彼此耦合和/或与其他电气组件(例如，晶体管、电容器、电阻器等)耦合。图4是根据本公开的一个实施例的操作选择性多气体传感器设备10以选择性地检测气体的方法44的流程图。在框46中，选择性多气体传感器设备10使用脉冲电压信号加热气体敏感材料20。即，控制器18指示电源16生成脉冲电压信号并将其施加到加热器24。加热器24接收脉冲电压信号，并且作为响应加热气体敏感材料20。脉冲电压信号在第一电压水平和不同于第一电压水平的第二电压水平之间交替。换句话说，脉冲电压信号在高电压水平和低电压水平之间交替。图5是根据本公开的一个实施例的脉冲电压信号48。脉冲电压信号48在高电压水平47和低电压水平49之间交替。如之前所讨论的，加热器24提供的热量与从电源16接收的加热信号成比例。例如，当加热器24从电源16接收高电压水平(例如，1.2伏)时，加热器24将气体敏感材料20加热到高温(例如，300摄氏度)，并且当加热器24从电源16接收零电压水平(例如，0伏)时，加热器24将不再加热气体敏感材料20。因此，当脉冲电压信号48处于高电压水平47时，加热器24将气体敏感材料20加热到高温，并且当脉冲电压信号48处于低电压水平49时，加热器24将气体敏感材料20加热到低温。在一个实施例中，高电压水平被设置成使加热器24开启并将气体敏感材料20加热到使气体敏感材料20与一种或多种气体反应的温度的电压。例如，当气体敏感材料20是包括二氧化锡的smo膜时，脉冲电压信号48的高电压水平47被设置成将驱动加热器24以将气体敏感材料20加热至300摄氏度的电压(例如，1.2伏)。因此，smo膜将与一氧化碳和/或乙醇反应。在一个实施例中，低电压水平被设置为0伏，以关闭加热器24。因此，气体敏感材料20将不再被加热并不再与气体反应。例如，当气体敏感材料20是包括二氧化锡的smo膜时，脉冲电压信号48的低电压水平49被设置为0伏，以关闭加热器24。因此，smo膜将降至低于300摄氏度的温度(例如，室温或气体敏感材料20周围的环境的温度)，并且将不再与一氧化碳和/或乙醇反应。在一个实施例中，低电压水平被设置为非零电压，该非零电压将气体敏感材料20加热到使气体敏感材料20不与一种或多种气体反应的温度。例如，如果气体敏感材料20是包括二氧化锡的smo膜，则脉冲电压信号48的低电压水平49被设置为将驱动加热器24以将气体敏感材料20加热至低于300摄氏度的温度(例如，150摄氏度)的电压(例如，0.6伏)。因此，smo膜将不再与一氧化碳和/或乙醇反应。通过将气体敏感材料20加热到低温而不是关闭加热器24，可以在随后的循环中更快地将气体敏感材料20加热到所需温度。例如，如果当脉冲电压信号48处于低电压水平时，气体敏感材料20被加热到150摄氏度，则随后将气体敏感材料20加热到300摄氏度(当脉冲电压信号48处于高电压水平47)比气体敏感材料20在室温下开始的情况下更快。因为脉冲电压信号在第一电压水平(即，高电压水平)和第二电压水平(即，低电压水平)之间交替，所以与利用恒定电压驱动的加热器24相比，该加热器24将消耗更少的功率。因此，选择性多气体传感器设备10具有低功耗。在一个实施例中，例如如图5中所示，脉冲电压信号具有50％的占空比。换句话说，脉冲电压信号处于高电压水平和低电压水平相同的时间量。在一个实施例中，脉冲电压信号被设置为低电压水平比被设置为高电压水平更长的时间段，以节省更多的功率。例如，在一个实施例中，脉冲电压信号具有20％的占空比，其中脉冲电压信号在20％的时间处于高电压水平并且在80％的时间处于低电压水平。在一个实施例中，温度传感器22用于确定气体敏感材料20何时处于所需温度。例如，如果期望在脉冲电压信号48处于高电压水平47时将气体敏感材料20加热到300摄氏度，则温度传感器22用于确定气体敏感材料20何时达到300摄氏度。作为响应，控制器18然后可以前进到方法44的框50。类似地，如果期望在脉冲电压信号48处于低电压水平49时使气体敏感材料20处于室温，则温度传感器22用于确定气体敏感材料20何时达到室温。作为响应，控制器18然后可以前进到方法44的框54。如之前所讨论的，在一个实施例中，气体敏感材料20是薄膜。例如，在一个实施例中，气体敏感材料20是薄smo膜，其厚度在50纳米和150纳米之间。通过使用薄膜作为气体敏感材料20而不是厚膜(例如，厚度在5微米和20微米之间)，气体敏感材料20能够快速升温或降低到目标温度。例如，如果气体敏感材料20是包括二氧化锡的smo膜，则当脉冲电压信号48处于高电压水平47时，smo膜可以被快速加热到300摄氏度，或者当脉冲电压信号48处于低电压水平49时，smo膜可以被快速冷却(例如，到室温或气体敏感材料20周围的环境的温度)。在框50中，当脉冲电压信号具有低电压水平时，选择性多气体传感器设备10测量气体敏感材料20的第一电阻r1。即，在框46中的脉冲电压信号处于低电压水平时，控制器18指示电阻测量电路14测量气体敏感材料20的第一电阻r1。例如，参考图5，当脉冲电压信号48处于低电压水平49时，电阻测量电路14测量气体敏感材料20的第一电阻r1。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的低电压水平被设置为0伏，以关闭加热器24。在该实施例中，在框50中，在加热器24关闭时和/或在气体敏感材料处于室温(或气体敏感材料20周围环境的温度)时，电阻测量电路14测量气体敏感材料20的第一电阻r1。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的低电压水平被设置为非零电压，该电压将气体敏感材料20加热到将使气体敏感材料20不与一种或多种气体反应的温度(例如，150摄氏度)。在该实施例中，在框50中，当气体敏感材料20处于将使气体敏感材料20不与一种或多种气体反应的温度时，电阻测量电路14测量气体敏感材料20的第一电阻r1。在框52中，选择性多气体传感器设备10使用第一电阻r1计算气体敏感材料20的第一灵敏度水平s1。即，控制器18从电阻测量电路14接收第一电阻r1，并且基于第一电阻r1确定气体敏感材料20的第一灵敏度水平s1。第一灵敏度水平s1表示当框46中的脉冲电压信号处于低电压水平时，气体敏感材料20的响应性水平或电阻的改变。大的第一灵敏度水平s1指示当框46中的脉冲电压信号处于低电压水平时，气体敏感材料20是高响应性的并且经历大的电阻改变。相反，小的第一灵敏度水平s1指示当框46中的脉冲电压信号处于低电压水平时，气体敏感材料20不响应并且经历小的电阻改变。如将关于框58和框60进一步详细讨论的，灵敏度水平s1用于检测是否存在特定气体，诸如甲烷、一氧化碳或乙醇。在一个实施例中，使用等式(1)计算气体敏感材料20的灵敏度水平s1：r1是在框50中测量的第一电阻。rlow是当框46中的脉冲电压信号处于低电压水平时气体敏感材料20的电阻基准值。在一个实施例中，rlow是在气体敏感材料20未暴露于任何气体(即暴露于清洁干燥空气(cda))并且加热器24被供应与在框50中相同的低电压时的气体敏感材料20的电阻。通过将气体敏感材料20暴露于cda，将框46中使用的低电压水平提供给加热器24，以及在加热器24接收到低电压水平时测量气体敏感材料20的电阻，可以预先确定rlow。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的低电压水平被设置为0伏，以关闭加热器24。在该实施例中，当气体敏感材料20暴露于清洁干燥空气(cda)，并且加热器24关闭和/或气体敏感材料20处于室温(或气体敏感材料20周围环境的温度)时，通过测量气体敏感材料20的电阻来计算rlow。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的低电压水平被设置为将气体敏感材料20加热到将使气体敏感材料20不与一种或多种气体反应的温度(例如，150摄氏度)的电压。在该实施例中，当气体敏感材料20暴露于清洁干燥空气(cda)并且气体敏感材料20处于将使气体敏感材料20不与一种或多种气体反应的温度时，通过测量气体敏感材料20的电阻来计算rlow。在框54中，当脉冲电压信号具有高电压水平时，选择性多气体传感器设备10测量气体敏感材料20的第二电阻r2。即，当框46中的脉冲电压信号处于高电压水平时，控制器18经由电阻测量电路14读取或计算气体敏感材料20的第二电阻r2。例如，参考图5，当脉冲电压信号48处于高电压水平47时，控制器18经由电阻测量电路14确定气体敏感材料20的第二电阻r2。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的高电压水平被设置为使加热器24开启并将气体敏感材料20加热到使气体敏感材料20与一种或多种气体反应的温度(例如，300摄氏度)的电压。在该实施例中，当气体敏感材料20处于将使气体敏感材料20与一种或多种气体反应的温度时，电阻测量电路14测量气体敏感材料20的第二电阻r2。如之前所讨论的，在框50中，当脉冲电压信号具有低电压水平时，选择性多气体传感器设备10测量气体敏感材料20的第一电阻r1。在一个实施例中，在与框50中的低电压水平紧邻的高电压水平期间，在框54中测量第二电阻r2。换句话说，在紧邻框50中的低电压水平之前或紧邻框50中的低电压水平之后的高电压水平期间测量第二电阻r2。例如，参考图5，如果在框50中测量的气体敏感材料20的第一电阻r1是在时间t2和t3之间，则在时间t1和t2之间或在时间t3和t4之间，在框54中测量第二电阻r2。通过在脉冲电压信号的相邻周期中测量第一电阻r1和第二电阻r2，选择性多气体传感器设备10可以更快地执行方法44的框52、框56和框58，获得更准确的结果，并且更快地执行气体检测。在框56中，选择性多气体传感器设备10使用第二电阻r2计算气体敏感材料20的第二灵敏度水平s2。即，控制器18从电阻测量电路14接收第二电阻r2，并且基于第二电阻r2确定气体敏感材料20的第二灵敏度水平s2。第二灵敏度水平s2表示当框46中的脉冲电压信号处于高电压水平时，气体敏感材料20的响应性水平或电阻的改变。大的第二灵敏度水平s2指示当框46中的脉冲电压信号处于高电压水平时，气体敏感材料20是高响应性的并且经历大的电阻改变。相反，小的第二灵敏度水平s2指示当框46中的脉冲电压信号处于高电压水平时，气体敏感材料20不响应并且经历小的电阻改变。如将关于框58进一步详细讨论的，第二灵敏度水平s2与在框52中计算的第一灵敏度水平s1一起使用以检测是否存在特定气体，例如甲烷、一氧化碳或乙醇。在一个实施例中，使用等式(2)计算气体敏感材料20的灵敏度水平s2：r2是在框54中测量的第二电阻。rhigh是当框46中的脉冲电压信号处于高电压水平时气体敏感材料20的电阻基准值。在一个实施例中，rhigh是当气体敏感材料20未暴露于任何气体(即，暴露于cda)并且加热器24被提供与框54中相同的高电压水平时的气体敏感材料20的电阻。可以通过将气体敏感材料20暴露于cda，将框46中使用的高电压水平提供给加热器24，并在加热器24接收到高电压水平时测量气体敏感材料20的电阻来预先确定rhigh。如之前所讨论的，在一个实施例中，脉冲电压信号的高电压水平被设置为使加热器24开启并将气体敏感材料20加热到使气体敏感材料20与一种或多种气体反应的温度(例如，300摄氏度)的电压。在该实施例中，当气体敏感材料20暴露于cda并且气体敏感材料20处于将使气体敏感材料20与一种或多种气体反应的温度时，通过测量气体敏感材料20的电阻来计算rhigh。在框58中，选择性多气体传感器设备10基于第一灵敏度水平s1和第二灵敏度水平s2计算灵敏度的改变schange。更具体地，控制器18使用在框52中计算的第一灵敏度水平s1和在框56中计算的第二灵敏度水平s2来计算灵敏度的改变schange。灵敏度的改变schange表示当框46中的脉冲电压信号在低电压水平和高电压水平之间切换时，气体敏感材料20的灵敏度水平的改变。在一个实施例中，使用等式(3)计算灵敏度的改变schange：s1是在框52中计算的第一灵敏度水平。s2是在框56中计算的第二灵敏度水平。备选地，可以基于s1和s2之间的差来确定灵敏度的改变。在框60中，选择性多气体传感器设备10基于灵敏度的改变schange来检测气体。更具体地，控制器18使用在框58中计算的灵敏度的改变schange来检测特定气体。灵敏度的改变schange用于通过将灵敏度的改变schange与已知气体的灵敏度的多个已知改变进行比较来标识和检测特定气体。在一个实施例中，已知气体的灵敏度的多个已知改变被预先计算并存储在控制器18中的查找表或耦合到控制器18的存储器中。例如，图6是根据本公开的一个实施例的当暴露于各种气体时，气体敏感材料20的电阻的图。特别地，图6中所示的电阻是当气体敏感材料20暴露于清洁干燥空气、甲烷、一氧化碳和乙醇时，气体敏感材料20的电阻。图6中所示的电阻是在框46中使用的脉冲电压信号的低电压水平和高电压水平期间测量的。在低电压水平期间(即，在时间t1和t2之间)，当气体敏感材料20分别暴露于清洁干燥空气、甲烷、一氧化碳和乙醇时，气体敏感材料20具有2.2兆欧、2.1兆欧、2.0兆欧和0.2兆欧的电阻。使用等式(1)，rlow等于2.2兆欧；并且对于甲烷、一氧化碳和乙醇，气体敏感材料20的第一灵敏度水平s1分别约等于4.55、9.09和90.91。在高电压水平期间(即，在时间t3和t4之间)，当气体敏感材料20分别暴露于清洁干燥空气、甲烷、一氧化碳和乙醇时，气体敏感材料20具有1.6兆欧、1.3兆欧、0.5兆欧和0.1兆欧的电阻。使用等式(2)，rlow等于2.2兆欧；并且对于甲烷、一氧化碳和乙醇，气体敏感材料20的第二灵敏度水平s2分别约等于18.75、68.75和93.75。使用等式(3)，甲烷、一氧化碳和乙醇的灵敏度的改变分别约等于4.12、7.56和1.03。然后将甲烷、一氧化碳和乙醇的灵敏度的改变存储在控制器18中的查找表中，或者存储在耦合到控制器18存储器中。下面的表1是图6中所示实施例的查找表的示例。气体灵敏度的改变甲烷4.12一氧化碳7.56乙醇1.03表1.甲烷、一氧化碳和乙醇的查找表在一个实施例中，控制器18将框58中的灵敏度的所计算的改变schange与存储在查找表中的灵敏度的多个已知的改变进行比较，并且基于灵敏度的改变schange和查找表中的灵敏度的多个已知改变之间的差来检测气体。在一个实施例中，如果灵敏度的改变schange与查找表中的灵敏度的已知改变之间的差低于预定阈值，则控制器18确定存在特定气体。例如，使用表1并假设预定阈值被设置为0.5，如果在框58中计算的灵敏度的改变schange等于4，则控制器检测到甲烷，因为灵敏度的改变schange和甲烷的灵敏度的改变之间的差小于预定阈值(即4.12-4<0.5)。注意，在框60中可以检测多种气体。例如，使用表1并假设预定阈值被设置为2，如果在框58中计算的灵敏度的改变schange等于6，则控制器检测到甲烷，因为灵敏度的改变schange与甲烷的灵敏度的改变之间的差小于预定阈值(即6-4.12<2)，并且检测到存在一氧化碳，因为灵敏度的改变schange与甲烷的灵敏度的改变之间的差小于预定阈值(即7.56-6<2)。一旦在框60中检测到气体，则选择性多气体传感器设备10可以执行各种动作作为响应。例如，选择性多气体传感器设备10可以用灯或警报向用户发出警报，和/或将检测到的气体的身份传送到外部设备以进行进一步处理。在一个实施例中，如果在框60中没有检测到气体(例如，灵敏度的改变schange与查找表中的灵敏度的多个已知改变之间的差都不低于预定阈值)，则方法44返回到框46。注意，图4中所示的方法44的框可以以各种不同的顺序执行。例如，框50和框52可以与框54和框56并发执行，框50和框52可以在框54和框56之前执行，框50和框52可以在框54和框56之后执行，并且框50和框54可以在框52和/或框56之前执行。各种实施例提供了选择性多气体传感器设备，以及基于加热器开启时的气体敏感材料的灵敏度与加热器关闭时的气体敏感材料的灵敏度之间的比率来选择性地检测多种气体的方法。可以组合上述各种实施例以提供另外的实施例。根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例以及赋予这些权利要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。当前第1页12