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为保障煤矿的安全生产和井下人员的生命安全，开发可随身携带的瓦斯传感器对瓦斯进行实时检测十分必要。MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems ）即微机电系统，是一种把现代集成电路工艺与纳米级微机械加工相结合的新兴技术，MEMS气体传感器具有热损耗小、功耗低、体积微小、响应时间短等优点，非常适合作为煤矿井下瓦斯传感器。硅微加热器是MEMS气体传感器的主要功能器件，对高温硅微加热器的研究对开发便携式井下瓦斯传感器有着显著的意义。 硅微加热器的性能和功耗制约着 MEMS 气体传感器的小型化与便携化。为使硅微加热器在达到额定加热温度的同时降低其消耗的功率，运用有限元分析的方法对硅微加热器进行功率优化，主要工作包括： 1、分析了掺杂单晶硅电阻随掺杂浓度及温度的变化趋势，设计了一种计算方法，在单一掺杂类型的条件下，已知掺杂浓度与温度即可求解掺杂硅电阻率，为使用有限元分析进行硅微加热器热电耦合分析打下了基础；编程分析了掺杂浓度对硅TCR曲线的影响；对比常见热导率计算模型的适用条件和应用范围，选取最适合在有限元分析中应用的Holland热导率模型进行MATLAB编程求解。 2、对不同掺杂浓度的N型硅电阻率进行MATLAB求解计算；运用有限元分析的方法对硅微加热器的加热温度和功率进行求解，归纳总结硅微加热器功率变化的规律。实验结果表明，硅微加热器的电阻存在最大值，随着加热温度的升高先增大后减小；硅微加热器的功率随加热温度的增大单调增加，但随着温度的上升其增速逐渐放缓。 3、用有限元分析的方法对硅微加热器进行了分段掺杂模拟，结果表明，分段掺杂可以降低微加热器的功率。在进行分段掺杂实验的几组数据中，运用8×1018cm-3和 2×1019cm-3两种掺杂浓度时微加热器的功率值最小。 4、以掺杂浓度、微加热器两臂间距与悬臂梁臂宽三个参数作为实验因素，进行了正交优化设计，用有限元分析求得三种因素对微加热器功率的影响大小顺序以及最优水平。在最优因素组合的条件下，微加热器在达到600℃的工作温度下功耗仅为60mW。