《微机电系统（MEMS）半导体气敏元件稳定性快速评价方法》编制说明

团体标准《微机电系统（MEMS）半导体气敏元件稳定

性快速评价方法》（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

1、任务来源

本项目根据2023年10月27日中国机械工业标准化技术协会下发的“关于印发2023

年第六批团体标准制修订计划的通知”（中机标字[2023]33号）的文件制定，计划编号

CAMS2023035，标准项目名称：微机电系统（MEMS）半导体气敏元件稳定性快速评价

方法，标准起草牵头单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，标准制定周期12个

月。

2、主要工作过程

起草（草案、调研）阶段：气敏元件是识别气体种类和浓度的敏感元器件，其中微机

电系统（MEMS）半导体气敏元件由于具有低成本、低功耗、高灵敏度、快速响应等特点

受到广泛应用。气敏元件的稳定性是指气敏元件使用一段时间后，其性能保持不变化的能

力。影响气敏元件长期稳定性的因素复杂，既包括气敏元件本身结构的不稳定性，也包括

气敏元件抵抗外界变化的稳定性。由于气敏元件在工作过程中，敏感材料长期处于较高温

度工作环境中，当目标气体在敏感材料表面发生燃烧反应时，短时间内要放出大量的热

量，使材料温度迅速升高，这些迅速增加的热量使得敏感材料相当于再次处于烧结环境

中，必然会造成材料粒径的团聚和生长，从而使其灵敏度变化。当前常规稳定性测试需要

连续监测气敏元件数月甚至更长时间，以确保获得可靠的数据。较高的工作温度和频繁的

温度骤变有利于加快气敏材料的稳定性测试，据此原理，通过分析过载和循环两种不同热

诱导方式对气敏元件稳定性变化的加速作用机理，可为气敏元件研制企业提供最优的稳

定性试验方案。因此亟需建立一种气敏元件的稳定性快速试验方法，形成相应的标准规

范，实现缩短对气敏元件稳定性评价时间的目的。但目前尚无相应的标准对其试验方法进

行规范。根据MEMS半导体气敏元件应用现状，为引导产品生产，促进关行业的健康发

展，中国机械工业标准化技术协会提出制定团体标准的建议，成立了标准起草工作组，起

草单位包括：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、苏州慧闻纳米科技有限公司、中国

科学院空天信息创新研究院、北京航空航天大学、吉林大学、北京信息科技大学、中国电

子科技集团公司第四十九研究所。标准起草工作组经过研究，确定了工作方案，提出了进

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度安排。工作组经过对市场上现有试验方法情况等的调研分析，在对资料收集和对比分析

研究基础上、参考其他MEMS金属氧化物半导体气敏元件试验方法资料，通过全面地总

结和归纳，确立了该标准的制订原则和标准的框架，在此基础上编制了《微机电系统

（MEMS）半导体气敏元件稳定性快速评价方法》标准工作组讨论初稿。

3、主要参加单位

本标准由中国机械工业标准化技术协会提出。

本标准由中国机械工业标准化技术协会仪器仪表及自动化专业委员会归口。

本标准起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、苏州慧闻纳米科技有限公

司、中国科学院空天信息创新研究院、北京航空航天大学、吉林大学、北京信息科技大学、

中国电子科技集团公司第四十九研究所

二、标准编制原则和主要内容的确定依据

1、标准编制原则

本标准在制定工作中遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、

不断完善”的原则，标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹

推进。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1

部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编写。在确定本标准主要技术性能指标时，综

合考虑MEMS半导体气敏元件生产企业的状况和用户的利益，寻求最大的经济、社会效

益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

2、标准主要内容的确定

本标准规定了MEMS半导体气敏元件稳定性快速评价方法的试验要求、试验条件、

试验步骤、试验结果分析等内容。

气敏元件稳定性评价需要较长的通电时间，往往以年为单位来计。该标准确立了一种

快速评价稳定性的方法，在试验步骤方面主要提出了利用电压过载和脉冲电压两项试验，

其原理是通过循环和过载两种不同热诱导方式使气敏元件稳定性加速变化。较高的工作

温度和频繁的温度骤变有利于加快气敏材料粒径的团聚和生长，从而使其灵敏度快速变

化。

3、确定主要技术内容的依据

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具体内容的确定主要考虑了MEMS半导体气敏元件的实际生产使用情况，尤其是稳

定性试验通电测试和实际应用中的稳定性状况。

试验步骤及参数要求：由于各MEMS半导体气敏元件的气敏材料和结构设计各不相

同，因此没有规定试验的具体参数，仅对试验步骤提出要求。试验参考《GB/T15653-1996

金属氧化物半导体气敏元件测试方法》《SJ20079金属氧化物半导体气敏元件试验方法》。

4、解决的主要问题

本标准系首次制定。

本标准填补了MEMS半导体气敏元件稳定性快速评价方法的标准空白，建立了系统

科学的MEMS半导体气敏元件稳定性快速评价标准方法。本标准可为气敏元件研制企业

提供快速的稳定性评价方法，可有效缩短气敏元件稳定性评价时间，节省产品研发测试周

期。

三、主要试验（或验证）情况

本标准的试验验证在苏州慧闻纳米科技有限公司进行了实际试验，通过试验，满足标

准要求的金属半导体气敏元件在整个试验使用期间达到了加速要求和目标稳定性，通过

试验验证了标准的可行性和有效性。

四、标准中涉及专利的情况

本标准不涉及专利问题。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准的制定将填补国内外在MEMS金属氧化物半导体气敏元件加速稳定试验方法

方面的空白，为MEMS半导体气敏元件的加速稳定提供科学、规范的试验方法，有助于

提高MEMS半导体气敏元件的稳定性，降低生产成本，推动产业的高质量发展。

六、与国际、国外对比情况

本标准没有采用国际标准。

经多渠道查询，没有查询到类似的国际标准。

本标准水平为国内先进水平。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

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本标准为推荐性标准，无强制性内容。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

九、其他应予说明的事项

标准申报时的标准名称为“微机电系统(MEMS)金属氧化物半导体气敏元件加速稳定

试验方法”。在标准草案形成后进行讨论时，认为金属氧化物限定了气敏材料的范围，目

前较多其他类型半导体材料也可应用于气敏元件，而本标准同样适用于这些材料，因此去

掉了“金属氧化物”这一限定。另外，标准主要针对稳定性评价的加速，名称中使用“稳

定性快速评价方法”替代“加速稳定试验方法”更为准确，因此标准名称更新为“微机电

系统（MEMS）半导体气敏元件稳定性快速评价方法”。