气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统
阅读：1091发布：2020-05-24
专利汇可以提供气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种气体感测装置、包括其的 电子 装置和气体感测系统，该气体感测系统包括驱动 电路 芯片以及位于驱动电路芯片上的气体 传感器 、 温度 传感器和 湿度传感器 。气体感测系统基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来补偿气体感测结果，并生成气体感测 信号 。 气体传感器 包括第一 谐振器 和第一感测膜，第一感测膜被配置为感测第一气体并位于第一谐振器上以暴露于外部。温度传感器包括第二谐振器和位于第二谐振器上方以不将第二谐振器暴露于外部的封装层，并且湿度传感器包括第三谐振器。，下面是气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统专利的具体信息内容。
1.一种气体感测系统，所述气体感测系统包括：
驱动电路芯片；
气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测系统的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；
温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上方使得第二谐振器不暴露于气体感测系统的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及
湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果，其中，
气体感测系统被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果以生成气体感测信号。
2.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，驱动电路芯片包括：
校准电路，被配置为通过基于温度传感器的温度感测结果和湿度传感器的湿度感测结果中的所述至少一个调整气体传感器的气体感测结果来生成气体感测信号。
3.根据权利要求2所述的气体感测系统，其中，校准电路被配置为：
通过从由气体感测结果引起的第一频率变化减去由温度感测结果引起的第二频率变化和由湿度感测结果引起的第三频率变化中的至少一个来产生频率变化，以及基于所述产生的频率变化生成气体感测信号。
4.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
应用处理器，被配置为，
接收来自气体传感器的第一感测信号，
接收来自温度传感器的第二感测信号，
接收来自湿度传感器的第三感测信号，并且
基于第二感测信号和第三感测信号中的至少一个来调整第一感测信号，以生成气体感测信号。
5.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
云服务器，被配置为，
接收来自气体传感器的第一感测信号，
接收来自温度传感器的第二感测信号，
接收来自湿度传感器的第三感测信号，并且
基于第二感测信号和第三感测信号中的至少一个来调整第一感测信号，以生成气体感测信号。
6.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，气体传感器、温度传感器和湿度传感器被实现为单独的传感器芯片。
7.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器中的每个包括膜体声波谐振器。
8.根据权利要求1所述的气体感测系统，其中，在温度传感器中，封装层封装第二谐振器，使得空气腔位于第二谐振器与封装层之间，并且第二谐振器包括:
下电极；
压电层，位于下电极上；以及
上电极，位于压电层上。
9.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
(i)位于驱动电路芯片上的包括第四谐振器的压力传感器和(ii)位于驱动电路芯片上的包括第五谐振器的光学传感器中的至少一个，压力传感器被配置为感测压力以产生压力感测结果，光学传感器被配置为感测光以产生光学感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于压力感测结果和光学感测结果中的至少一个来调整气体感测结果，以生成气体感测信号。
10.根据权利要求1所述的气体感测系统，所述气体感测系统还包括：
漂移补偿传感器，位于驱动电路芯片上，漂移补偿传感器包括第六谐振器，第六谐振器上未涂覆感测膜，漂移补偿传感器被配置为产生漂移感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于漂移感测结果来调整气体感测结果以生成气体感测信号。
11.一种气体感测装置，所述气体感测装置包括：
驱动电路芯片，被配置为基于第二感测结果调整第一感测结果，以生成至少第一气体感测信号；
第一传感器，位于驱动电路芯片上，第一传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生第一感测结果；以及
第二传感器，位于驱动电路芯片上，第二传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器的顶部上使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，第二传感器被配置为产生第二感测结果。
12.根据权利要求11所述的气体感测装置，其中，第一传感器和第二传感器被实现为单独的传感器芯片。
13.根据权利要求11所述的气体感测装置，其中，第一谐振器和第二谐振器中的每个包括膜体声波谐振器。
14.根据权利要求11所述的气体感测装置，其中，第二传感器包括温度传感器，温度传感器被配置为根据温度输出第二感测结果。
15.根据权利要求11所述的气体感测装置，其中，在第二传感器中，封装层封装第二谐振器使得空气腔位于第二谐振器与封装层之间，并且第二谐振器包括:
下电极；
压电层，位于下电极上；以及
上电极，位于压电层上。
16.根据权利要求11所述的气体感测装置，其中，驱动电路芯片包括:
校准电路，被配置为通过从由第一感测结果引起的第一频率变化减去由第二感测结果引起的第二频率变化来产生频率变化，并且基于所述产生的频率变化来生成第一气体感测信号。
17.根据权利要求11所述的气体感测装置，所述气体感测装置还包括：
第三传感器，位于驱动电路芯片上，第三传感器包括第三谐振器和第二感测膜，第二感测膜位于第三谐振器上使得第二感测膜暴露于气体感测装置的外部，第二感测膜被配置为感测第二气体以产生第三感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于第二感测结果调整第三感测结果以生成第二气体感测信号。
18.根据权利要求17所述的气体感测装置，其中，第一传感器、第二传感器和第三传感器被实现为单独的传感器芯片。
19.根据权利要求11所述的气体感测装置，所述气体感测装置还包括：
第四传感器，位于驱动电路芯片上，第四传感器包括第四谐振器和第三感测膜，第三感测膜位于第四谐振器上的第三感测膜使得第三感测膜暴露于气体感测装置的外部，第三感测膜包括被配置为感测湿度、压力和光中的一种的材料以产生第四感测结果，其中，驱动电路芯片被配置为基于第四感测结果和第二感测结果来调整第一感测结果，以生成第一气体感测信号。
20.根据权利要求19所述的气体感测装置，其中，第一传感器、第二传感器和第四传感器被实现为单独的传感器芯片。
21.根据权利要求11所述的气体感测装置，所述气体感测装置还包括：
第五传感器，位于驱动电路芯片上，第五传感器包括第五谐振器，第五谐振器上未涂覆感测膜，第五传感器被配置为产生第五感测结果，其中，
驱动电路芯片被配置为基于第五感测结果和第二感测结果来调整第一感测结果，以生成第一气体感测信号。
22.根据权利要求21所述的气体感测装置，其中，第一传感器、第二传感器和第五传感器被实现为单独的传感器芯片。
23.一种被配置为生成气体感测信号的电子装置，所述电子装置包括：
应用处理器；以及
气体感测装置，电连接到应用处理器，气体感测装置包括：驱动电路芯片；气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果。
24.根据权利要求23所述的电子装置，其中，驱动电路芯片被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果，以生成气体感测信号。
25.根据权利要求23所述的电子装置，其中，应用处理器被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果，以生成气体感测信号。
气体感测装置、包括其的电子装置以及气体感测系统
技术领域
背景技术
[0003] 气体感测装置可以包括具有谐振器的气体传感器，且谐振器可以实施为例如膜体声波谐振器(FBAR)。FBAR可以是其中下电极、压电层和上电极顺序堆叠的谐振器。FBAR可以基于这样的原理：当将电能施加到下电极和上电极时，由于压电效应而产生声波，因此在下电极、压电层和上电极堆叠所沿的方向上发生谐振。气体传感器还可以包括感测膜，例如用其涂覆FBAR的聚合物。FBAR的谐振频率会根据吸附在感测膜上的气体分子而改变。然而，FBAR的谐振频率会受到环境因素(诸如温度和湿度)的影响。例如，FBAR的谐振频率会随着温度的升高而减小，并且会随着湿度的增加而增大。
发明内容
[0004] 发明构思的示例实施例提供了一种气体感测装置、包括该气体感测装置的电子装置和/或气体感测系统，通过该气体感测装置，在气体传感器的气体感测结果中补偿环境因素的影响，以改善气体感测精度。
[0005] 根据发明构思的示例实施例，气体感测系统包括：驱动电路芯片；气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上，使得第一感测膜暴露于气体感测系统的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器上方，使得第二谐振器不暴露于气体感测系统的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果，其中气体感测系统被配置为基于温度感测结果和湿度感测结果中的至少一个来调整气体感测结果以生成气体感测信号。
[0006] 根据发明构思的另一示例实施例，气体感测装置包括：驱动电路芯片，被配置为基于第二感测结果调整第一感测结果，以生成至少第一气体感测信号；第一传感器，位于驱动电路芯片上，第一传感器包括第一谐振器和第一感测膜，第一感测膜位于第一谐振器上使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生第一感测结果；以及第二传感器，位于驱动电路芯片上，第二传感器包括第二谐振器和封装层，封装层位于第二谐振器的顶部上，使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，第二传感器被配置为产生第二感测结果。
[0007] 根据发明构思的另一示例实施例，电子装置可以被配置为生成气体感测信号。电子装置可以包括：应用处理器；以及气体感测装置，电连接到应用处理器，气体感测装置包括:驱动电路芯片；气体传感器，位于驱动电路芯片上，气体传感器包括第一谐振器和位于第一谐振器上的第一感测膜，使得第一感测膜暴露于气体感测装置的外部，第一感测膜被配置为感测第一气体以产生气体感测结果；温度传感器，位于驱动电路芯片上，温度传感器包括第二谐振器和位于第二谐振器上的封装层，使得第二谐振器不暴露于气体感测装置的外部，温度传感器被配置为感测温度以产生温度感测结果；以及湿度传感器，位于驱动电路芯片上，湿度传感器包括第三谐振器，湿度传感器被配置为感测湿度以产生湿度感测结果。附图说明
[0008] 通过下面结合附图进行的详细描述，发明构思的示例实施例将被更清楚地理解，在附图中：
[0009] 图1是根据示例实施例的气体感测装置的框图；
[0010] 图2是根据示例实施例的气体感测装置的框图；
[0011] 图3A是图2的气体传感器的示例的剖视图；
[0012] 图3B是图2的温度传感器的示例的剖视图；
[0013] 图4是示出图3A的气体传感器的谐振频率的变化的曲线图；
[0014] 图5是根据示例实施例的气体感测装置的平面图；
[0015] 图6是根据示例实施例的气体感测装置的剖视图；
[0016] 图7是根据示例实施例的气体感测装置的透视图；
[0017] 图8A是图6的气体传感器芯片的剖视图；
[0018] 图8B是图6的温度传感器芯片的剖视图；
[0019] 图9是根据示例实施例的气体感测装置的框图；
[0020] 图10是根据示例实施例的气体感测装置的框图；
[0021] 图11是根据示例实施例的例气体感测装置的框图；
[0022] 图12是根据示例实施例的图11的气体感测装置的实施的示例的图；
[0023] 图13是根据示例实施例沿图12的线XIII-XIII’截取的剖视图；
[0024] 图14是根据示例实施例的图11的气体感测装置的实施的示例的图；
[0025] 图15是根据示例实施例沿图14的线XV-XV’截取的剖视图；
[0026] 图16是根据示例实施例示出在气体感测装置中通过补偿环境因素而获得的结果的曲线图；
[0027] 图17A至图17C是根据示例实施例的电子装置的示例的框图；
[0028] 图18是根据示例实施例的气体感测系统的框图；以及
[0029] 图19是根据示例实施例的气体感测系统的气体感测方法的流程图。
具体实施方式
[0030] 图1是根据示例实施例的气体感测装置10的框图。
[0031] 参照图1，气体感测装置10可以包括气体传感器GS、环境传感器ES和驱动电路DC。
[0032] 气体感测装置10可以感测并测量气味或气体，并且因此可以被称为“电子嗅觉系统(electronic nose system，也被称为电子鼻系统)”。在示例实施例中，气体传感器GS、环境传感器ES和驱动电路DC中的每个可以实现为半导体芯片，因此，气体感测装置10可以实现为半导体封装件。
[0033] 气体传感器GS可以感测空气中的气体并输出第一感测结果OUT1。环境传感器ES可以感测例如环境因素，诸如温度、湿度、大气压力和/或光，并输出第二感测结果OUT2。驱动电路DC可以接收第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2，基于第二感测结果OUT2补偿第一感测结果OUT1，并生成气体感测信号GSS。
[0034] 具体地，假设第一感测结果OUT1的频率变化为ΔfOUT1，并且第二感测结果OUT2的频率变化为ΔfOUT2，则气体感测信号GSS的频率变化ΔfGSS可以对应于第一感测结果OUT1的频率变化ΔfOUT1与第二感测结果OUT2的频率变化ΔfOUT2之间的差(即，ΔfGSS＝ΔfOUT1–ΔfOUT2)。因此，可以从作为气体传感器GS的输出的第一感测结果OUT1去除周围环境的影响，从而可以改善气体感测装置10的感测精度。
[0035] 在示例实施例中，气体感测信号GSS可以如等式1中所示：
[0036] f(气体)＝f(测量)–f(环境) 等式1
[0037] 其中，f(测量)可以包括第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2，第一感测结果OUT1是实际传感器的输出(即，气体传感器GS的输出)，第二感测结果OUT2是环境传感器ES的输出。这里，f(环境)可以从实验室中测量的模型等式推得。因此，f(环境)可以被称为f(环境_计算)。在示例实施例中，f(环境_计算)可以如等式2中所示：
[0038] f(环境_计算)＝A×fT+B×fH+C×fP+D×fU+E 等式2
[0039] 其中，A、B、C、D和E表示通过实验产生的系数，fT表示温度传感器的输出值，fH表示湿度传感器的输出值，fP表示压力传感器的输出值，fU表示照度传感器的输出值。如上所述，由于f(环境_计算)可以从通过多个环境传感器获得的值来推得，所以可以假设f(环境_测量)对应于f(环境_计算)。
[0040] 在示例实施例中，气体传感器GS和环境传感器ES中的每个可以实现为包括谐振器的谐振型装置。例如，气体传感器GS和环境传感器ES中的每个可以包括膜体声波谐振器(FBAR)。因此，气体传感器GS和环境传感器ES可以被称为FBAR传感器。包括FBAR传感器的气体感测装置10(或气体感测系统)可以用作电子嗅觉系统并感测对人类有害的各种气体，例如，一氧化碳(CO)、苯和总挥发性有机化合物(TVOC)。根据示例实施例，气体感测装置10可以使用涂覆有聚合物的多个FBAR来实现，每种聚合物与特定气体反应，并且气体感测装置10可以有效地安装在小型移动产品上。
[0041] 在示例实施例中，气体传感器GS可以包括FBAR和聚合物。当气体吸附在聚合物上时，FBAR的谐振频率会改变。然而，除了气体的吸附之外，包括在气体传感器GS中的FBAR的谐振频率还可以通过其它环境因素(例如，温度、湿度、颗粒、大气压力、光和气体的流动)来改变。因此，气体传感器GS的第一感测结果OUT1可以包括其它环境因素的影响以及气体感测结果。然而，在示例实施例中，可以补偿第一感测结果OUT1以从第一感测结果OUT1去除其它环境因素的影响。
[0042] 在示例实施例中，气体传感器GS和环境传感器ES可以被实现为单独的传感器裸片或单独的传感器芯片。换句话说，气体传感器GS和环境传感器ES可以分别形成在不同的晶圆上。在示例实施例中，气体传感器GS可以被实现为暴露被配置为感测气体的感测膜，并且环境传感器ES可以具有封装结构并且因此可以不暴露于外部。因此，环境传感器ES的第二感测结果OUT2可以不包括气体的影响。驱动电路DC可以从第一感测结果OUT1减去第二感测结果OUT2，并基于气体感测结果生成气体感测信号GSS，从而改善气体感测装置10的感测精度。
[0043] 在一些示例实施例中，驱动电路DC可以对应于应用处理器(AP)，并且气体传感器GS和环境传感器ES可以连接到AP。因此，AP可以处理第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2。在这种情况下，气体感测装置10可以被称为气体感测系统。
[0044] 此外，在一些示例实施例中，气体感测装置10可以仅包括气体传感器GS和环境传感器ES，并且第一感测结果OUT1和第二感测结果OUT2可以通过云服务器上的算法来处理。在这种情况下，气体传感器GS、环境传感器ES和云服务器可以构成气体感测系统。
[0045] 图2是根据示例实施例的气体感测装置20的框图。
[0046] 参照图2，气体感测装置20可以包括气体传感器110、温度传感器120和驱动电路芯片200，并且驱动电路芯片200可以包括第一振荡器210、第二振荡器220和校准电路270。气体感测装置20可以是图1的气体感测装置10的实施的示例。气体传感器110可以是图1的气体传感器GS的示例，温度传感器120可以是图1的环境传感器ES的示例，驱动电路芯片200可以是图1的驱动电路DC的示例。
[0047] 气体传感器110、温度传感器120和驱动电路芯片200可以以各种方式实现，并且还可以被不同地限定。例如，可以使用与驱动电路芯片200不同的工艺在与驱动电路芯片200不同的晶圆上实现气体传感器110和温度传感器120。此外，气体传感器110和温度传感器120可以被实现为具有各种级(例如，裸片级和封装级)的芯片。例如，气体传感器110和温度传感器120中的每个可以是包括使用微电子机械系统(MEMS)工艺实现的至少一个谐振器的芯片。例如，驱动电路芯片200可以包括使用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺实现的各种电路。因此，驱动电路芯片200可以被称为“CMOS芯片”或“半导体芯片”。当驱动电路芯片200用作被配置为输出振荡信号的振荡器时，驱动电路芯片200可以被称为“振荡器芯片”。
[0048] 根据示例实施例，气体传感器110和温度传感器120中的每个可以实现为FBAR，并且具有根据FBAR的结构的谐振频率。气体传感器110可以实现为图3A中所示的气体传感器110。同时，温度传感器120可以实现为图3B中所示的温度传感器120。
[0049] 第一振荡器210可以输出具有与气体传感器110的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第一感测信号SS1)。第二振荡器220可以输出具有与温度传感器120的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第二感测信号SS2)。校准电路270可以基于第二感测信号SS2校准第一感测信号SS1，并生成气体感测信号GSS。在这种情况下，与温度相关的频率可以如等式3中所示：
[0050] f(temp)＝A×fSS2+E 等式3
[0051] 其中，A表示温度系数，E表示常数，fSS2表示第二感测信号SS2的频率。
[0052] 因此，根据等式3，气体感测信号GSS的频率fGSS可以如等式4中所示：
[0053] fGSS＝fSS1–f(temp)＝fSS1–(A×fSS2+E) 等式4
[0054] 如上所述，气体感测信号GSS的频率fGSS可以对应于因气体的吸附引起的频率。因此，可以通过从气体传感器110的感测结果去除温度的影响来获得感测结果。
[0055] 图3A是图2的气体传感器110的示例的剖视图。
[0056] 参照图3A，气体传感器110可以包括基底SUB、FBAR 111和感测膜112。基底SUB可以包括半导体基底，半导体基底包括诸如硅、锗、硅锗、砷化镓和磷化铟的材料。FBAR 111可以包括下电极111a、压电层111b、上电极111c和上钝化层111d。下钝化层101可以位于基底SUB上。下钝化层101可以包括例如氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和碳氧化硅(SiOC)。
[0057] 腔AC(例如，空气腔AC)可以位于基底SUB的部分区域与下钝化层101之间。例如，基底SUB可以在与腔AC竖直叠置的区域中不与下钝化层101接触，并且可以在不与腔AC竖直叠置的区域中与下钝化层101接触。虽然未示出，但是当从上方观看时，腔AC可以具有各种形状，诸如圆形形状、三角形形状和多边形形状。其中下电极111a、压电层111b、上电极111c和上钝化层111d顺序堆叠的堆叠结构可以位于下钝化层101上。感测膜112可以位于上钝化层111d上。
[0058] 压电层111b可以实现为薄膜型，并且包括氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、石英晶体、锆钛酸铅(PZT)或各种其它类型的压电材料。FBAR 111的谐振频率可以通过压电层111b的厚度和其它设计特性来确定。当与谐振频率对应的射频(RF)电压被施加到下电极111a和上电极111c时，FBAR 111可以在下电极111a、压电层111b和上电极111c沿其堆叠的方向上谐振。FBAR 111可以涂覆有感测膜112以感测或测量目标气体。
[0059] 图4是示出图3A的气体传感器110的谐振频率的变化的曲线图。
[0060] 参照图4，横坐标表示频率，纵坐标表示声阻抗。在这种情况下，第一曲线41示出了当感测膜112未感测到目标气体分子时气体传感器110的谐振频率(即，无负载的谐振器的谐振频率)。第二曲线42示出了当感测膜112感测到目标气体分子时气体传感器110的谐振频率(即，负载的谐振器的谐振频率)。如上所述，当感测膜112感测到目标气体分子时，气体传感器110的谐振频率可以改变，从而由第一振荡器210输出的振荡信号(即，第一感测信号SS1)的频率可以改变。因此，可以通过检测第一感测信号SS1的频率来感测或测量目标气体。
[0061] 返回参照图3A，包括在感测膜112中的材料可以根据感测气体的种类(即，目标气体的种类)而不同地改变。此外，感测膜112的接收器(receptor)可以包括各种类型材料，FBAR 111的谐振频率可以根据由感测膜112感测的气体的种类或浓度而改变。例如，感测膜112可以实现为聚合物。
[0062] 图3B是图2的温度传感器120的示例的剖视图。
[0063] 参照图3B，温度传感器120可以包括基底SUB和FBAR 121。FBAR 121可以具有其中下电极121a、压电层121b、上电极121c和上钝化层121d顺序地堆叠的结构。因此，温度传感器120可以被称为FBAR温度传感器。
[0064] 图5是根据示例实施例的气体感测装置20a的平面图。图6是根据示例实施例的图5的气体感测装置20a的剖视图。图7是根据示例实施例的图5的气体感测装置20a的透视图。例如，气体感测装置20a可以对应于图2的气体感测装置20的实施的示例。
[0065] 参照图5至图7，气体感测装置20a可以包括基底300、位于基底300上的驱动电路芯片200以及可以位于驱动电路芯片200上的第一传感器芯片CHIP1或110a和第二传感器芯片CHIP2或120a。如上所述，气体感测装置20a可以被实现为包括多个芯片的封装件。因此，气体感测装置20a可以被称为气体感测封装件或气体感测系统。
[0066] 基底300可以包括封装基底或印刷电路板(PCB)。驱动电路芯片200可以安装在基底300上并且通过键合引线BW电连接到基底300。具体地，键合引线BW可以连接到位于驱动电路芯片200上的键合垫(pad，也被称为焊盘)BP和位于基底300上的键合垫BP。尽管未示出，但除了驱动电路芯片200之外的半导体芯片还可以位于基底300上。
[0067] 例如，第一传感器芯片110a可以对应于图2的气体传感器110的实施的示例。在下文中，第一传感器芯片110a将被称为“气体传感器芯片”。气体传感器芯片110a可以位于驱动电路芯片200上，并且通过键合引线BW电连接到驱动电路芯片200。具体地，键合引线BW可以连接到位于气体传感器芯片110a上的键合垫BP和位于驱动电路芯片200上的键合垫BP。气体传感器芯片110a可以包括暴露于外部的感测膜112。
[0068] 例如，第二传感器芯片120a可以对应于图2的温度传感器120的实施的示例。在下文中，第二传感器芯片120a将被称为“温度传感器芯片”。温度传感器芯片120a可以位于驱动电路芯片200上，并且通过键合引线BW电连接到驱动电路芯片200。具体地，键合引线BW可以连接到位于温度传感器芯片120a上的键合垫BP和位于驱动电路芯片200上的键合垫BP。
[0069] 气体感测装置20a还可以包括壳体构件400，壳体构件400可以位于基底300、驱动电路芯片200、气体传感器芯片110a和温度传感器芯片120a之上。第一孔H1和第二孔H2可以形成在壳体构件400中。气体可以通过第一孔H1和第二孔H2供应到气体感测装置20a中或从气体感测装置20a排出，使得位于气体传感器芯片110a上的感测膜112可以感测目标气体。壳体构件400可以被称为盖构件或外壳。例如，壳体构件400可以实现为不锈钢或塑料。在一些示例实施例中，壳体构件400的顶表面可以实现为网格形状。因此，可以更积极地引入或排出气体。
[0070] 图8A是图6的气体传感器芯片110a的剖视图。
[0071] 参照图8A，气体传感器芯片110a可以包括位于基底SUB上的FBAR 111和涂覆在FBAR 111上的感测膜112。在一些示例实施例中，气体传感器芯片110a还可以包括模塑层113，但发明构思的示例实施例不限于此。因为FBAR 111和感测膜112类似于图3A的FBAR
111和感测膜112，所以将省略对其的描述。模塑层113可以形成在基底SUB、FBAR 111和感测膜112上，并且暴露感测膜112的至少一部分。
111和感测膜112，所以将省略对其的描述。模塑层113可以形成在基底SUB、FBAR 111和感测膜112上，并且暴露感测膜112的至少一部分。
[0072] 图8B是图6的温度传感器芯片120a的剖视图。
[0073] 参照图8B，温度传感器芯片120a可以包括位于基底SUB上的FBAR 121、封装层123以及位于FBAR 121与封装层123之间的空气腔AC。在这种情况下，下电极121a和上电极121c中的至少一个可以电连接到封装层123的上部。因为FBAR 121类似于图3B的FBAR 121，所以将省略对其的描述。封装层123可以位于基底SUB和FBAR 121之上，以不使FBAR 121暴露于外部。例如，封装层123可以实现为硅或玻璃。虽然未示出，但温度传感器芯片120a还可以包括位于封装层123上的模塑层。
[0075] 参照图9，气体感测装置40可以包括气体传感器110、温度传感器120、气体传感器130和驱动电路芯片200a。驱动电路芯片200a可以包括第一至第三振荡器210、220和230以及校准电路270a。与图2的气体感测装置20相比，气体感测装置40还可以包括气体传感器
130和与其对应的第三振荡器230。如上所述，根据本示例实施例，气体感测装置40可以包括多个气体传感器(例如，气体传感器110和130)并感测各种气体。与图2中的描述相同的描述也可以应用于本示例实施例，并且将省略对其的重复描述。
130和与其对应的第三振荡器230。如上所述，根据本示例实施例，气体感测装置40可以包括多个气体传感器(例如，气体传感器110和130)并感测各种气体。与图2中的描述相同的描述也可以应用于本示例实施例，并且将省略对其的重复描述。
[0076] 气体传感器130可以实现为FBAR，并且具有根据FBAR的结构的谐振频率。在这种情况下，气体传感器130可以实现为基本上类似于气体传感器110。在下文中，气体传感器110将被称为“第一气体传感器”，气体传感器130将被称为“第二气体传感器”。第一气体传感器110可以包括被配置为感测第一目标气体(也被称为第一气体)的第一感测膜(例如，图12中的112)，并且第二气体传感器130可以包括被配置为感测第二目标气体(也被称为第二气体)的第二感测膜(例如，图12中的132)。在这种情况下，第一感测膜和第二感测膜可以包括不同的材料。
[0077] 第一振荡器210可以输出具有与第一气体传感器110的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第一感测信号SS1)。第二振荡器220可以输出具有与温度传感器120的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第二感测信号SS2)。第三振荡器230可以输出具有与第二气体传感器130的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第三感测信号SS3)。
[0078] 校准电路270a可以基于第二感测信号SS2校准第一感测信号SS1，并生成第一气体感测信号GSS1。此外，校准电路270a可以基于第二感测信号SS2校准第三感测信号SS3，并生成第二气体感测信号GSS2。如上所述，根据本示例实施例，可以从由第一气体传感器110和第二气体传感器130输出的感测结果去除温度的影响，从而进一步改善第一气体和第二气体的感测结果的精度。
[0079] 虽然图9示出了校准电路270a包括在驱动电路芯片200a中的情况，但是发明构思的示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，校准电路270a可以包括在AP或微控制器单元(MCU)中。此外，在一些示例实施例中，第一感测信号SS1至第三感测信号SS1可以被提供到AP或MCU，并且AP或MCU可以基于第二感测信号SS2校准第一感测信号SS1并生成第一气体感测信号GSS1，或者基于第二感测信号SS2校准第三感测信号SS3并生成第二气体感测信号GSS2。
[0080] 图10是根据示例实施例的气体感测装置50的框图。例如，气体感测装置50可以是图2的气体感测装置20的另一修改的示例。
[0081] 参照图10，气体感测装置50可以包括第一气体传感器110、温度传感器120、湿度传感器140和驱动电路芯片200b。驱动电路芯片200b可以包括第一振荡器210和第二振荡器220、第四振荡器240以及校准电路270b。如与图2的气体感测装置20相比，气体感测装置50还可以包括湿度传感器140和与其对应的第四振荡器240。如上所述，根据本示例实施例，气体感测装置50可以包括具有温度传感器120和湿度传感器140的多个环境传感器。因此，气体感测装置50可以进一步改善气体感测精度。与图2中的描述相同的描述也可以应用于本示例实施例，并且将省略重复的描述。
[0082] 湿度传感器140可以感测环境湿度并被实现为FBAR，并且具有根据FBAR的结构的谐振频率。在这种情况下，湿度传感器140可以实现为基本上类似于第一气体传感器110。第一气体传感器110可以包括被配置为感测第一目标气体(也被称为第一气体)的第一感测膜(例如，图12中的112)，并且湿度传感器140可以包括被配置为感测湿度的第三感测膜(例如，图12中的142)。在这种情况下，第一感测膜和第三感测膜可以包括不同的材料。
[0083] 第一振荡器210可以输出具有与第一气体传感器110的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第一感测信号SS1)。第二振荡器220可以输出具有与温度传感器120的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第二感测信号SS2)。第四振荡器240可以输出具有与湿度传感器140的谐振频率对应的频率的振荡信号(即，第四感测信号SS4)。
[0084] 校准电路270b可以基于第二感测信号SS2和第四感测信号SS4校准第一感测信号SS1，并生成第一气体感测信号GSSa。第一气体感测信号GSSa的频率fGSSa可以如等式5中所示：
[0085] fGSSa＝fSS1–(A×fSS2+B×fSS4+E) 等式5
[0086] 其中，fSS1表示第一感测信号SS1的频率，A表示温度系数，fSS2表示第二感测信号SS2的频率，B表示湿度系数，fSS4表示第四感测信号SS4的频率。
[0087] 如上所述，根据本示例实施例，可以从由第一气体传感器110输出的感测结果去除温度和湿度的影响，从而进一步改善第一气体的感测结果。
[0088] 虽然图10示出了校准电路270b包括在驱动电路芯片200b中的情况，但是发明构思的示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，校准电路270b可以包括在AP或MCU中。此外，在一些实施例中，第一感测信号SS1和第二感测信号SS2以及第四感测信号SS4可以被提供到AP或MCU，AP或MCU可以基于第二感测信号SS2和第四感测信号SS4校准第一感测信号SS1，并生成第一气体感测信号GSSa。
[0089] 图11是根据示例实施例的气体感测装置60的框图。
[0090] 参照图11，气体感测装置60可以包括第一气体传感器110、温度传感器120、第二气体传感器130、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160。这里，温度传感器120、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160可以是环境传感器。在一些示例实施例中，气体感测装置60还可以包括多个气体传感器或多个环境传感器。例如，气体感测装置60还可以包括光学传感器。在一些示例实施例中，气体感测装置60可以包括温度传感器120、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160中的至少一个。在一些示例实施例中，气体感测装置60可以包括第一气体传感器110和第二气体传感器130中的一个。
[0091] 在气体感测装置60中，第一气体传感器110、温度传感器120、第二气体传感器130、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160中的每个可以实现为FBAR并且位于驱动电路芯片200c上。第一气体传感器110可以感测第一气体，第二气体传感器130可以感测第二气体。在示例实施例中，第一气体传感器110和第二气体传感器130可以分别形成在不同的晶圆上，并且因此被实现为单独的半导体裸片或单独的半导体芯片。在示例实施例中，第一气体传感器110和第二气体传感器130可以形成在同一晶圆上，并且因此被实现为单个半导体裸片或单个半导体芯片。
[0092] 湿度传感器140可以感测环境湿度并输出湿度感测结果。压力传感器150可以感测大气压力并输出大气压力感测结果。例如，压力传感器150可以在基底和FBAR之间具有封装型腔，并感测大气压力。漂移补偿传感器160可以感测FBAR的老化并输出漂移感测结果。例如，漂移补偿传感器160可以包括未涂覆感测膜的FBAR。因为基线会由于FBAR的老化而根据感测结果移动，所以可以使用漂移感测结果从气体感测结果去除FBAR的老化的影响。
[0093] 驱动电路芯片200c可以包括第一振荡器210至第六振荡器260，第一振荡器210至第六振荡器260可以分别对应于第一气体传感器110、温度传感器120、第二气体传感器130、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160。第一振荡器210可以响应于第一气体传感器110的谐振频率的变化而生成第一感测信号SS1。第二振荡器220可以响应于温度传感器120的谐振频率的变化而生成第二感测信号SS2。第三振荡器230可以响应于第二气体传感器130的谐振频率的变化而生成第三感测信号SS3。此外，第四振荡器240可以响应于湿度传感器140的谐振频率的变化而生成第四感测信号SS4。第五振荡器250可以响应于压力传感器150的谐振频率的变化而生成第五感测信号SS5。第六振荡器260可以响应于漂移补偿传感器160的谐振频率的变化而生成第六感测信号SS6。
[0094] 此外，驱动电路芯片200c还可以包括校准电路270c。校准电路270c可以基于第二感测信号SS2以及第四至第六感测信号SS4、SS5和SS6来校准第一感测信号SS1，并生成第一气体感测信号GSS1a。第一气体感测信号GSS1a的频率fGSS1a可以如等式6中所示：
[0095] fGSS1a＝fSS1–(A×fSS2+B×fSS4+C×fSS5+F×fSS6+E) 等式6
[0096] 其中，fSS1表示第一感测信号SS1的频率，C表示压力系数，fSS5表示第五感测信号SS5的频率。此外，F表示漂移系数，fSS6表示第六感测信号SS6的频率。
[0097] 此外，校准电路270c可以基于第二感测信号SS2以及第四至第六感测信号SS4、SS5和SS6校准第三感测信号SS3，并生成第二气体感测信号GSS2a。在这种情况下，第二气体感测信号GSS2a的频率fGSS2a可以如等式7中所示：
[0098] fGSS2a＝fSS3–(A×fSS2+B×fSS4+C×fSS5+F×fSS6+E) 等式7
[0099] 如上所述，根据本示例实施例，可以从由第一气体传感器110和第二气体传感器130输出的感测结果去除温度、湿度、大气压力和漂移的影响，从而进一步改善第一气体和第二气体的感测结果的精度。
[0100] 尽管图11示出了其中校准电路270c包括在驱动电路芯片200c中的情况，但是发明构思的示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，校准电路270c可以包括在AP或MCU中。此外，在一些示例实施例中，第一感测信号SS1至第六感测信号SS6可以被提供到AP或MCU，并且AP或MCU可以基于第二感测信号SS2以及第四至第六感测信号SS4、SS5和SS6校准第一感测信号SS1并生成第一气体感测信号GSS1a，或者基于第二感测信号SS2以及第四至第六感测信号SS4、SS5和SS6校准第三感测信号SS3并生成第二气体感测信号GSS2a。
[0101] 图12是根据示例实施例的气体感测装置60a的图，图13是根据实施例沿图12的线XIII-XIII’截取的剖视图。
[0102] 参照图12和图13，气体感测装置60a可以包括基底300、位于基底300上的驱动电路芯片200d以及可位于驱动电路芯片200d上的第一传感器芯片CHIP1或110a、第二传感器芯片CHIP2或120a、第三传感器芯片CHIP3或130a、第四传感器芯片CHIP4或140a、第五传感器芯片CHIP5或150a以及第六传感器芯片CHIP6或160a。气体感测装置60a可以对应于图5至图7中所示的气体感测装置20a的修改示例，并且与图5至图7中的描述相同的描述也可以应用于本实施例。
[0103] 第一传感器芯片110a、第二传感器芯片120a、第三传感器芯片130a、第四传感器芯片140a、第五传感器芯片150a和第六传感器芯片160a可以分别对应于图11的第一气体传感器110、温度传感器120、第二气体传感器130、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160的实施的示例。在下文中，第一传感器芯片110a、第二传感器芯片120a、第三传感器芯片130a、第四传感器芯片140a、第五传感器芯片150a和第六传感器芯片160a将分别被称为第一传感器芯片110a、温度传感器芯片120a、第二气体传感器芯片130a、湿度传感器芯片140a、压力传感器芯片150a和漂移补偿传感器芯片160a。驱动电路芯片200d可以对应于图
11的驱动电路芯片200c的实施的示例。
11的驱动电路芯片200c的实施的示例。
[0104] 温度传感器芯片120a、第一气体传感器芯片110a、第二气体传感器芯片130a、湿度传感器芯片140a、压力传感器芯片150a和漂移补偿传感器芯片160a可以分别形成在不同的晶圆上，并且因此被实现为单独的半导体裸片或单独的半导体芯片。在这种情况下，温度传感器芯片120a、第一气体传感器芯片110a、第二气体传感器芯片130a、湿度传感器芯片140a、压力传感器芯片150a和漂移补偿传感器芯片160a中的每个可以包括FBAR，并且因此将被称为“FBAR传感器芯片”。
[0105] 温度传感器芯片120a可以具有封装结构以不将FBAR暴露于外部。因此，温度传感器芯片120a可以包括封装层。温度传感器芯片120a可以被实现为与图8B的温度传感器芯片120a基本类似，因此，将省略对其详细描述。第一气体传感器芯片110a可以包括用其涂覆FBAR的第一感测膜112，第一感测膜112可以暴露于外部并感测第一气体。第二气体传感器芯片130a可以包括用其涂覆FBAR的第二感测膜132，并且第二感测膜132可以暴露于外部并感测第二气体。
[0106] 湿度传感器芯片140a可以包括用其涂覆FBAR的第三感测膜142，第三感测膜142可以暴露于外部并感测湿度。压力传感器芯片150a可以包括用其涂覆FBAR的第四感测膜152以及位于FBAR下方的封装型腔，并感测大气压力。漂移补偿传感器芯片160a可以实现为不包括感测膜以补偿因FBAR的老化引起的频率变化。
[0107] 图14是根据示例实施例的气体感测装置70的图，图15是根据示例实施例沿图14的线XV-XV’截取的剖视图。
[0108] 参照图14和图15，气体感测装置70可以包括基底300、位于基底300上的驱动电路芯片200e以及可位于驱动电路芯片200e上的传感器芯片CHIP1或170、温度传感器芯片CHIP2或120a和漂移传感器芯片CHIP6或160a。传感器芯片170可以包括第一气体传感器110b、第二气体传感器130b、湿度传感器140b和压力传感器150b。气体感测装置70可以对应于图5至图7中所示的气体感测装置20a的另一修改示例。与图5至图7中的描述相同的描述也可以应用于本实施例。
[0109] 根据本示例实施例，具有涂覆有感测膜的上部的FBAR传感器可以实现为单个传感器芯片。第一气体传感器110b可以包括第一感测膜112，第二气体传感器130b可以包括第二感测膜132。湿度传感器140b可以包括第三感测膜142，并且压力传感器150b可以包括第四感测膜152。因此，第一气体传感器110b、第二气体传感器130b、湿度传感器140b和压力传感器150b可以形成在同一晶圆上并实现为传感器芯片170。在这种情况下，不包括感测膜的温度传感器芯片120a和漂移传感器芯片160a可以实现为单独的传感器芯片。
[0110] 然而，发明构思的示例实施例不限于此，并且第一气体传感器110b、第二气体传感器130b、湿度传感器140b和压力传感器150b中的至少一个可以实现为单独的裸片或单独的芯片。例如，第一气体传感器110b、第二气体传感器130b和湿度传感器140b可以实现为一个芯片，而压力传感器150b可以实现为另一个芯片。在一些实施例中，第一气体传感器110b和第二气体传感器130b可以形成在第一晶圆上并实现为一个芯片，而湿度传感器140b和压力传感器150b可以形成在第二晶圆上并实现为另一个芯片。在一些实施例中，传感器芯片170还可以包括各种气体传感器和各种环境传感器。
[0111] 图16是示出根据示例实施例的气体感测装置中的环境传感器的感测测量结果和感测计算结果的曲线图。
[0112] 参照图16，横坐标表示时间，纵坐标表示频率。第一曲线81和第二曲线82表示在未感测到目标气体的情况下相对于时间的频率变化。第一曲线81表示在未感测到目标气体的情况下环境传感器的感测测量结果。例如，第一曲线81可以对应于图1的环境传感器ES的第二感测结果(即，fOUT2)。同时，第二曲线82表示在未感测到目标气体的情况下环境传感器的感测计算结果。
[0113] 在示例实施例中，当环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和照度传感器时，环境传感器的感测测量结果可以对应于第一曲线81，并且环境传感器的感测计算结果可以如等式8中所示：
[0114] f(环境_计算)＝A×fT+B×fH+C×fP+D×fU+E 等式8
[0115] 其中，f(环境_计算)对应于第二曲线82，A表示温度系数，B表示湿度系数，C表示压力系数，D表示照度系数，E表示常数。此外，fT表示温度传感器(例如，图11中的120)的输出、fH表示湿度传感器(例如，图11中的140)的输出、fP表示压力传感器(例如，图11中的150)的输出，fU表示照度传感器的输出。由于多个感测操作，可以计算温度系数A、湿度系数B、压力系数C、照度系数D和常数E。如上所述，环境测量结果(参照第一曲线81)和环境计算结果(参照第二曲线82)可以相对于时间具有基本相似的频率。
[0116] 然而，发明构思的示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，环境传感器的补偿可以具有线性关系和非线性关系。在示例实施例中，当环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和照度传感器时，环境传感器的感测结果可以非线性地反映温度传感器、湿度传感器、压力传感器和照度传感器中的每个的感测结果。f(环境)可以通过基于环境传感器的各种输出的各种算法来实现。此外，f(环境)可以通过使用基于环境传感器的各种输出的机器学习的算法来实现。
[0117] 根据第一曲线81和第二曲线82，可看出的是，在未感测到目标气体的情况下，气体传感器的感测结果与环境传感器的感测结果基本相似。因此，可以使用环境传感器的感测结果来补偿气体传感器的感测结果，从而改善气体感测精度。
[0118] 图17A是根据示例实施例的作为电子装置的示例的电子装置500的框图。
[0119] 参照图17A，电子装置500可以包括多传感器阵列510、振荡器芯片520和AP 530。多传感器阵列510可以包括可以实现为单独的传感器芯片或单独的传感器裸片的多个FBAR传感器。例如，多传感器阵列510可以包括图11的第一气体传感器110、温度传感器120、第二气体传感器130、湿度传感器140、压力传感器150和漂移补偿传感器160中的至少两个。
[0120] 振荡器芯片520可以包括振荡器521和校准电路522。例如，振荡器521可以包括与包括在多传感器阵列510中的FBAR传感器相同数量的多个振荡器。多个振荡器可以输出具有与对应于所述多个振荡器的FBAR传感器的谐振频率对应的频率的振荡信号。例如，振荡器521可以包括图11的第一振荡器210至第六振荡器260。校准电路522可以校准气体感测结果中的环境感测结果。因此，振荡器芯片520可以校准环境因素并输出振荡信号FOSC。作为示例，由振荡器芯片520输出的振荡信号FOSC可以被提供到AP 530。
[0121] 图17B是根据示例实施例的作为电子装置的另一示例的电子装置500a的框图。
[0122] 参照图17B，电子装置500a可以包括多传感器阵列510和AP 530a。电子装置500a可以对应于图17A的电子装置500的修改的示例，并将省略其重复描述。振荡器520a中包括的各种电路(例如，振荡电路和校准电路)可以在AP 530a中实现，并且振荡器520a可以连接到多传感器阵列510并输出振荡信号FOSC。
[0123] 图17C是根据示例实施例的作为另一示例的电子装置500b的框图。
[0124] 参照图17C，电子装置500b可以对应于图17A的电子装置500的修改的示例，并将省略其重复描述。AP 530b可以从多传感器阵列510接收各种感测信号。此外，AP 530b可以包括校准模块531，校准模块531可以基于各种接收到的感测信号校准气体感测结果并生成气体感测信号。例如，校准模块531可以由执行软件的处理器实现并装载在存储器上。
[0125] 图18是根据示例实施例的气体感测系统600的框图。
[0126] 参照图18，气体感测系统600可以包括气体感测装置610和AP 620。气体感测装置610可以包括多传感器阵列611、包括至少一个振荡器的振荡器块(下文中，OSC块)612以及频率计数逻辑613，频率计数逻辑613被配置为基于对由振荡器生成的振荡信号进行计数的操作来产生气体感测结果Result_sen。在一些示例实施例中，气体感测装置610还可以包括降噪电路。
[0127] 多传感器阵列611可以包括各种类型的传感器。根据上述实施例，多传感器阵列611可以包括被配置为感测至少一种气体的FBAR气体传感器和被配置为补偿环境因素的至少一个FBAR环境传感器。在一些示例实施例中，多传感器阵列611可以包括各种其它类型的谐振器。作为示例，多传感器阵列611可以包括各种类型的谐振器，诸如体声波谐振器(BAW)、表面声波谐振器(SAW)和固态安装谐振器(SMR)。
[0128] OSC块612可以包括多个振荡器，振荡器可以分别连接到多传感器阵列611中包括的传感器。在示例实施例中，校准电路(例如，图2中的270)可以包括在OSC块612中。校准电路可以基于FBAR环境传感器的感测结果来校准FBAR气体传感器的感测结果，并生成气体感测信号(即，补偿的振荡信号)。然而，发明构思的示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，校准电路可以包括在频率计数逻辑613中。
[0129] 频率计数逻辑613可以基于对由OSC块612生成的多个振荡信号或补偿的振荡信号进行计数的操作来生成气体感测结果Result_sen。根据示例实施例，频率计数逻辑613可以使用参考信号REF来执行对多个振荡信号或补偿的振荡信号进行计数的操作。计数结果可以作为上述气体感测结果Result_sen被输出。例如，气体感测结果Result_sen可以对应于具有期望(或，可选择的、预定的)位数的数字码N-bit Output。
[0130] 具有数字码N-bit Output的气体感测结果Result_sen可以被外部装置使用。例如，当气体感测装置610用于移动装置(例如，智能电话)时，AP 620可以包括在移动装置中并控制移动装置的整体操作，气体感测结果Result_sen可以将由气体感测装置610提供到AP 620。AP 620可以使用气体感测结果Result_sen执行操作，并计算感测气体的浓度。此外，AP 620可以处理气体感测结果Result_sen并且执行各种操作，例如，将与气体感测操作相关的各种屏幕输出到显示器的操作。
[0131] 在修改的示例实施例中，可以在气体感测装置610中执行使用数字码N-bit Output的附加处理操作。例如，可以在气体感测装置610中执行各种操作，诸如计算上述气体的浓度的操作。
[0132] 图19是根据示例实施例的气体感测系统的气体感测方法的流程图。
[0133] 参照图19，根据本示例实施例的气体感测方法可以包括例如在图18的气体感测系统600中以时间顺序执行的操作。在下文中，将参照图18和图19来描述气体感测方法。
[0134] 气体感测系统600可以包括多个FBAR传感器，每个FBAR传感器可以具有固有谐振频率。多个FBAR传感器可以包括至少一个气体传感器和至少一个环境传感器。气体感测系统600还可以包括分别对应于多个FBAR传感器的多个振荡器。
[0135] 在操作S110中，气体感测系统600可以从气体传感器接收第一感测结果，并从环境传感器接收第二感测结果。振荡器可以生成指示通过感测不同种类的气体而获得的结果的振荡信号，其中，根据包括在多个FBAR传感器中的聚合物的特性来感测不同种类的气体。
[0136] 在操作S130中，气体感测系统600可以基于第二感测结果来补偿第一感测结果并生成气体感测信号。
[0137] 在操作S150中，气体感测系统600可以对气体感测信号和参考信号REF执行操作。
[0138] 例如，在示例实施例中，参考信号REF可以是每个传感器的初始频率值，并且可以对由多个振荡器生成的多种振荡信号中的每种或补偿的振荡信号(即，气体感测信号)执行使用每个传感器的初始频率值的操作。可以执行使用每个传感器的初始频率值和气体感测信号的各种操作。例如，可以对每个传感器的初始频率值和气体感测信号执行AND/OR操作，并且可以执行对作为AND/OR操作的结果输出的信号(即，计数器输入)进行计数的计数操作。
[0139] 在操作S170中，气体感测系统600可以基于操作结果产生指示气体感测结果的数字码N-bit Output。数字码N-bit Output可以包括与振荡信号或气体感测信号同参考信号REF的频率比相关的值。气体感测系统600可以输出对应于数字码N-bit Output的气体感测结果。
[0140] 在操作S190中，气体感测系统600可以使用数字码N-bit Output执行处理操作，并测量被感测的气体的浓度。
[0141] 例如，可以利用各种方法来使用由气体感测系统600输出的气体感测结果。根据示例实施例，气体感测结果可以被提供到包括在采用气体感测系统600的装置中的半导体芯片(例如，AP)。AP可以使用数字码N-bit Output执行处理操作，并执行与气体感测操作相关的各种功能。根据示例实施例，可以测量感测气体的浓度。
[0142] 在以上描述和附图中公开了发明构思的示例实施例。虽然采用了具体的术语，但它们仅以一般的和描述性意义来使用，而不是出于限制的目的。本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的发明构思的示例实施例的精神和范围的情况下，可以对所公开的示例实施例进行形式和细节上的各种改变。
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