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第1章 绪论1

1.1 传感器和现代科技1

1.2 传感器的定义和分类2

1.3 传感器的构成4

1.4 传感器技术的发展趋势和方向8

第2章 传感器特性与评价10

2.1 传感器的总特性10

2.2 传感器的静态特性11

2.3 传感器的动态特性14

2.3.1 频率特性及其动态品质之间的关系14

2.3.2 时域响应特性和动态品质指标17

2.4 传感器的误差和信噪比19

2.5 传感器的可靠性21

2.6 传感器的选择标准25

第3章 传感器功能材料27

3.1 功能材料的特点与分类及其和传感器的关系27

3.1.1 功能材料的发展27

3.1.2 功能材料的特点与分类28

3.1.3 功能材料与传感器的关系28

3.2 半导体材料29

3.2.1 半导体材料的特性29

3.2.2 半导体材料的分类30

3.2.3 半导体硅材料32

3.2.4 半导体材料在传感器中的应用35

3.3 功能陶瓷材料36

3.3.1 压电陶瓷37

3.3.2 热释电陶瓷39

3.3.3 固体电解质陶瓷材料40

3.3.4 半导体陶瓷材料40

3.3.5 功能陶瓷材料在传感器中的应用43

3.4 功能高分子材料43

3.4.1 导电高分子材料44

3.4.2 压电和热电高分子材料45

3.4.3 高分子化学敏感材料45

3.4.4 反应型高分子材料45

3.4.5 光敏高分子材料46

3.4.6 生物医用高分子材料47

3.4.7 功能高分子材料在传感器中的应用48

3.5 功能材料纳米结构和纳米碳管49

3.5.1 纳米材料的结构50

3.5.2 纳米材料的特性50

3.5.3 纳米材料的制备52

3.5.4 纳米碳管53

3.5.5 纳米材料在传感器中的应用56

第4章 微细加工技术58

4.1 微细加工技术和传感器的发展58

4.2 光刻技术58

4.2.1 光刻工艺流程59

4.2.2 光学光刻技术60

4.2.3 电子束光刻技术63

4.2.4 X射线光刻技术64

4.2.5 离子束光刻技术65

4.3 蚀刻技术66

4.3.1 湿法蚀刻66

4.3.2 干法蚀刻74

4.4 半导体掺杂83

4.4.1 扩散83

4.4.2 离子注入86

4.5 薄膜技术88

4.5.1 化学气相淀积技术88

4.5.2 硅的热氧化制膜技术91

4.5.3 真空蒸发镀膜技术93

4.5.4 离子溅射镀膜技术94

4.6 厚膜技术95

4.6.1 概述95

4.6.2 厚膜材料97

4.6.3 丝网印刷及其他成膜技术100

4.6.4 厚膜烧结104

4.6.5 厚膜元件的参数微调105

4.7 软光刻技术106

4.7.1 概述106

4.7.2 软光刻应用领域108

4.7.3 软光刻的关键技术109

4.7.4 应用举例113

4.7.5 展望116

4.8 传感器封装技术116

4.8.1 微电子连接技术117

4.8.2 黏接技术120

4.8.3 新连接技术121

4.8.4 封接技术124

第5章 传感器的基本物理原理、效应和器件127

5.1 基本型传感器127

5.2 组合型传感器130

5.3 光传感器130

5.3.1 光电效应130

5.3.2 几种主要的光传感器133

5.3.3 光电器件的基本特性140

5.4 压电效应及压电材料144

5.4.1 压电效应144

5.4.2 压电材料144

5.4.3 压电传感器的等效电路和测量电路153

5.4.4 压电式传感器的应用155

5.5 压阻效应和压阻器件156

5.5.1 压阻效应156

5.5.2 晶面晶向的表示方法157

5.5.3 压阻系数159

5.5.4 固态压阻器件163

5.6 电磁效应和电磁元件166

5.6.1 霍尔效应和元件166

5.6.2 磁阻效应和元件169

5.6.3 磁敏晶体管172

5.7 基本电参量——电阻、电容、电感传感原理176

5.7.1 电阻传感器176

5.7.2 电容传感原理179

5.8 弹性效应和弹性元件180

5.8.1 弹性敏感元件的基本特性181

5.8.2 弹性敏感元件的材料186

第6章 物理传感器及主要物理量检测189

6.1 温度传感器189

6.2 压力传感器190

6.3 流量传感器191

6.4 位移传感器192

6.5 速度传感器194

6.6 加速度传感器194

6.6.1 硅微电容式加速度传感器195

6.6.2 硅微光波导加速度传感器195

6.6.3 硅微压阻式加速度传感器196

6.7 新型传感器196

6.7.1 光纤传感器196

6.7.2 表面声波传感器原理208

第7章 化学传感器215

7.1 电化学基本原理215

7.1.1 电解质溶液215

7.1.2 电极电位和原电池电动势218

7.2 离子选择性电极225

7.2.1 离子选择性电极的响应机理225

7.2.2 离子选择电极227

7.2.3 离子敏感场效应晶体管231

7.2.4 电化学气体传感器232

7.3 气敏传感器239

7.3.1 氧化物半导体特性239

7.3.2 半导体气敏原理244

7.3.3 典型气敏传感器248

7.4 固态电解质传感器262

7.4.1 无机固态电解质气体传感器262

7.4.2 高聚物固体电解质气体传感器272

7.5 湿敏传感器277

7.5.1 湿度及其表示方法277

7.5.2 陶瓷湿敏传感器279

7.5.3 电解质湿敏传感器281

7.5.4 高分子湿敏传感器282

7.5.5 纳米多孔Al2O3湿度传感器283

7.6 电化学联用传感器284

7.6.1 液相色谱／毛细管电泳-电化学传感器284

7.6.2 光谱电化学联用传感器285

7.6.3 石英晶体微天平——电化学系统286

7.6.4 扫描电化学显微镜287

7.6.5 电化学扫描隧道显微镜288

7.6.6 电化学原子力显微镜290

第8章 生物传感器292

8.1 生物体分子识别能力和生物传感器机理292

8.2 生物组分固定化技术294

8.3 酶电极生物传感器299

8.4 免疫传感器304

8.4.1 抗原抗体的分子识别304

8.4.2 电化学免疫传感器304

8.4.3 光学免疫传感器310

8.4.4 压电晶体免疫传感器314

8.4.5 光酶免疫传感器和热免疫传感器315

8.5 其他生物传感器318

8.5.1 微生物传感器318

8.5.2 组织传感器321

8.5.3 磁性生物传感器324

8.5.4 水溶性导电高分子生物传感器324

8.6 生物芯片327

8.6.1 概述327

8.6.2 生物芯片的分类328

8.6.3 核酸芯片329

8.6.4 蛋白质芯片334

8.6.5 组织芯片337

第9章 传感器的集成化、智能化和网络化339

9.1 智能传感器仪器系统概述339

9.1.1 传感器智能化发展339

9.1.2 智能化仪器系统340

9.2 传感器信号采集和传输342

9.2.1 信号采集342

9.2.2 信号传输342

9.3 传感器信号处理348

9.3.1 传感器数据融合349

9.3.2 传感器故障诊断351

9.4 传感器特征抽取辨识和智能化新进展352

9.4.1 小波变换352

9.4.2 人工神经网络354

9.4.3 随机共振358

9.4.4 盲源分离363

9.5 集成微系统和智能传感器368

9.5.1 集成微系统概念368

9.5.2 智能传感器369

9.6 传感器网络373

9.6.1 概念373

9.6.2 基本要素373

9.6.3 传感器网络的发展历史373

9.6.4 传感器网络的意义374

9.6.5 无线传感器网络的结构、特点及性能评价375

9.6.6 智能尘埃（smart dust）385

第10章 传感器的系统集成394

10.1 传感器信号的标准化处理394

10.1.1 传感器信号调理395

10.1.2 传感器信号预处理397

10.1.3 抗干扰设计399

10.1.4 微弱信号提取401

10.2 模-数转换器403

10.3 嵌入式系统409

10.3.1 嵌入式系统定义409

10.3.2 嵌入式系统软件平台415

10.3.3 嵌入式系统硬件平台418

10.4 传感器的应用424

10.4.1 传感器在汽车电子方面的应用424

10.4.2 传感器在现代工厂化农业中的应用425

10.4.3 传感器在过程工业控制中的应用428

10.4.4 传感器在生物医学中的应用429

10.4.5 传感器在机器人方面的应用430

第11章 微机电系统发展的动向439

11.1 历史回顾439

11.2 发展趋势443

参考文献449