МЭМС-датчик давления

Датчики давления MEMS являются абсолютным ядром и основным направлением современной технологии измерения давления. Они представляют собой революцию в миниатюризации, интеллекте и низкой стоимости.

 

МЭМС, или микро-электро-механические системы, относятся к миниатюрным механическим и электронным системам, которые производятся в больших количествах на кремниевых пластинах с использованием процессов изготовления интегральных схем (ИС).

Основой МЭМС-датчика давления является кремниевая диафрагма-шкалы микрометра. Давление, действующее на эту диафрагму, вызывает ее деформацию. Эта деформация изменяет электрические характеристики встроенных чувствительных элементов, и, измеряя эти электрические изменения, можно определить значение давления. По принципу чувствительности их в основном разделяют на следующие типы:

• Принцип: Пьезорезистивные элементы создаются на кремниевой диафрагме посредством процесса легирования и соединяются, образуя мост Уитстона. Когда диафрагма деформируется под давлением, значения сопротивления изменяются, в результате чего мост выдает сигнал напряжения, пропорциональный давлению.
• Характеристики: зрелая технология, простая структура, большой выходной сигнал, низкая стоимость. Это наиболее распространенный и экономичный тип датчика давления MEMS. Однако он чувствителен к температуре и требует температурной компенсации.

• Принцип: Кремниевая диафрагма действует как одна пластина конденсатора, образуя миниатюрный конденсатор с другой неподвижной пластиной. Давление деформирует диафрагму, изменяя расстояние между двумя пластинами, тем самым вызывая изменение емкости.
• Характеристики: Низкое энергопотребление, высокая чувствительность, хорошие температурные характеристики, сильная устойчивость к перегрузкам. Часто используется в областях измерения малой-мощности и низкого-давления.

• Принцип: Давление изменяет напряжение в кремниевой диафрагме, что изменяет собственную частоту изготовленного на ней миниатюрного резонансного луча. Давление измеряется путем измерения изменения частоты.
• Характеристики: Очень высокая точность, хорошая стабильность, цифровой выход (частота). Однако структура сложна, стоимость высока, и в основном он используется в-высокотехнологичных промышленных и аэрокосмических областях.

Датчики давления МЭМС изготавливаются на кремниевых пластинах с использованием стандартных полупроводниковых процессов (таких как фотолитография, травление, диффузия, осаждение тонких-пленок). Ключевым этапом является формирование полости и диафрагмы давления, обычно с использованием методов объемной микрообработки или поверхностной микрообработки.

По сравнению с традиционными механическими или металлическими мембранными датчиками давления МЭМС-датчики давления обладают огромными преимуществами:

• Миниатюризация:Размер может достигать миллиметров или даже микрометров, что упрощает интеграцию.
• Массовое производство и низкая стоимость:Производятся одновременно тысячами на пластинах, как и чипы, что значительно снижает стоимость одного датчика.
• Высокая точность и высокая надежность:Нет движущихся частей, длительный усталостный срок службы.
• Низкое энергопотребление:Особенно подходит для портативных устройств-с питанием от аккумулятора.
• Интеллект:Схемы формирования сигнала, микропроцессоры, датчики температуры и т. д. можно легко интегрировать в одну микросхему с сенсорным блоком, образуя «систему-на-чипе» для достижения само-компенсации, само-калибровки и цифрового выхода.

Эталонное давление представляет собой вакуум. Он измеряет давление относительно идеального вакуума.

Применение: Высотомеры, метеостанции, вакуумные системы.

Эталонным давлением является текущее атмосферное давление. Он измеряет давление относительно атмосферного давления. Обычно в корпусе имеется вентиляционное отверстие.

Области применения: Мониторы артериального давления, барометры, контроль промышленных процессов (например, давления в трубопроводах).

Применение: измерение расхода, контроль засорения фильтров, измерение уровня жидкости.

горячая этикетка : датчик давления mems, поставщики датчика давления mems в Китае