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20世纪80年代后期以来, MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术得到了迅猛发展。利用该技术制作的微结构气体传感器由于具有体积小、功耗低、灵敏度高、重复性好、易批量生产、成本低等优点,已逐渐在气体传感器行业占有重要的地位;利用MEMS工艺制作的电子鼻是一种由具有部分选择性的微传感器阵列和适当的模式识别系统组成、能够识别简单或复杂气味和浓度的仪器。微结构气体传感器和电子鼻以其在功耗、体积、选择性等方面的突出优势在化工领域、食品工业、航空航天、环境监测等方面具有诱人的应用前景,因此,这一研究领域受到广泛关注和普遍重视,近年来发展迅速。本文以微结构气体传感器和气体传感器阵列为研究对象,结合江苏省自然科学基础研究基金预研项目(BK2004214)“微小型化学机械系统制造的关键技术研究”的子课题“微化学机械系统的建立及其测试技术”,研究了微型气体传感器和电子鼻设计中的关键技术。涉及到的研究工作有以下几方面:1.首先介绍了以MEMS技术为基础的微结构半导体气体传感器以及电子鼻系统的发展历程及研究现状,介绍了半导体气体传感器的和电子鼻结构和工作原理;2.在气敏薄膜的导电机理和传热学中的有限元理论的基础上,设计了封闭膜式微加热板的传感器,利用ANSYS对其进行温度场的有限元模拟。对材料的导热系数对气敏薄膜上的温度分布的影响、微热板的温度与绝缘材料的关系、加热功率与薄区膜片边长的关系以及利用硅岛结构来改善气敏薄膜上的温度分布等方面进行了研究。最后对传感器的结构进行了优化;3.对微机械的典型加工工艺进行了介绍,并对由不同加工工艺制作出来的3种传感器进行了有限元分析,分析了加工工艺对传感器功耗的影响;并为本文所分析的封闭膜式结构的微传感器设计了工艺制作流程;4.对微型传感器阵列的结构和工作原理进行了分析,并给出了微传感器阵列的数学模型;并讨论了集成在同一衬底上的具有独立加热器的2×2的传感器阵列中,各传感器之间的热效应影响;5.采用BP神经网络和RBF神经网络模拟了电子鼻的识别过程。并对单隐层的BP网络中的隐含神经元数对神经网络的性能影响,单隐层的网络和多隐层的网络对神经网络性能的影响,以及RBF网络中的分布密度SPREAD对网络识别精度的影响等作了分析。