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氧气传感器是气体传感器的主要分支之一。氧气传感器已广泛地应用于冶金、食品保鲜、医疗、生物、环保等领域。长期以来，各种氧气传感器的研究异常活跃。传统的氧检测方法能精确地分析氧的浓度，但其成本高、装置复杂、耗时长、使用和维修麻烦，不能满足实时监控或原位、在线测量的要求。大多数的光学氧气传感器灵敏度较低、稳定性较差。有些氧气传感器需要工作在高温下（500℃～600℃以上），要实现室温测量较为困难。气体传感器的敏感性能一般与工作温度密切相关，MEMS技术很容易将气敏元件和加热元件、温度探测元件制作在一起，保证了气体传感器的优良性能。MEMS（Micro Electro-Mechanical System）技术的发展对于半导体气体传感器的微型化、集成化、智能化、多功能化，以及提高其选择性、可靠性和稳定性都有重要的意义。目前基于MEMS技术的氧气微传感器在IEEE的各种刊物上已有一些相关的报道。本文的主要研究工作如下： 1．以配位化合物的晶格结构理论为基础，对于二氧化锆立方固溶体结构进行分析，得出在二氧化锆中掺杂氧化钇，即钇稳定立方相二氧化锆（YSZ），其具有一定的氧离子空位，从而具有离子导电性，并讨论了氧化钇掺杂浓度对YSZ电导率的影响。 2．以溶胶-凝胶（Sol-gel）理论为基础，制备钇稳定立方相二氧化锆（YSZ）溶胶-凝胶膜，并对不同的药品配比进行测试与比较。 3．提出平板电容式氧气传感器的初始模型，并对其工作机理进行探讨。实验结果表明，该敏感膜具有较好的气体选择性和测量重复性。 4．从传感器微型化方面考虑，结合MEMS技术和半导体工艺。设计MOS电容式氧气微传感器，并从半导体能带的角度出发，阐明其工作原理。 5．以MOS电容式氧气微传感器的分析为基础，设计MOSFET氧气微传感器结构，在器件中集成了加热元件和测温元件。并设计了MOSFET氧气微传感器、加热元件及测温元件的具体工艺流程和模版。仿真实验结果表明MOSFET氧气微传感器不仅具有一般MOSFET的典型特性曲线，并且单位面积电容值(2.0×10-7pF/μm2)的微小变化能转换为较明显的电压信号(ΔVT max=8mV)。MOSFET氧气微传感器结构为今后进行MOSFET氧气微传感器设计提供一定的参考价值。