Sensor de pressió MEMS

1. Què és el sensor de pressió MEMS

El sensor de pressió és un dispositiu que s'utilitza habitualment a la pràctica industrial, normalment compost per elements sensibles a la pressió (elements sensibles elàstics, elements sensibles al desplaçament) i unitats de processament de senyal, el principi de funcionament es basa normalment en el canvi de materials sensibles a la pressió o pressió causada per la deformació, pot sentir el senyal de pressió i pot convertir el senyal de pressió en un senyal elèctric de sortida disponible segons determinades lleis. Per a un mesurament, control i monitoratge precisos, amb alta precisió, resistència a la corrosió i construcció compacta, adequat per a una varietat d'entorns durs.

Sensors de pressió MEMS, el nom complet: sensor de pressió del sistema mecànic microelectro, integren tecnologia de microelectrònica d'avantguarda i tecnologia de micromecanitzat de precisió. Mitjançant la combinació d'estructura micromecànica i circuit electrònic, el xip fet de materials semiconductors tradicionals com les hòsties de silici monocristal·lí s'utilitza com a part principal per mesurar la pressió mitjançant la detecció de la deformació física o l'acumulació de càrrega. A continuació, es converteix en senyals elèctrics per processar-los per realitzar un seguiment sensible i una conversió precisa dels canvis de pressió. El seu avantatge principal rau en el seu disseny de miniaturització, que ofereix als sensors de pressió MEMS un rendiment superior en termes de precisió, mida, velocitat de resposta i consum d'energia.

2. Característiques del sensor de pressió MEMS

Els sensors de pressió MEMS es poden dissenyar i fabricar utilitzant tecnologies similars als circuits integrats, que permeten una producció en massa d'alta precisió i baix cost. Això obre la porta a l'ús massiu de baix cost de sensors MEMS per a productes electrònics de consum i control de processos industrials, fent que el control de pressió sigui senzill, fàcil d'utilitzar i intel·ligent.

Els sensors de pressió mecànics tradicionals es basen en la deformació d'elastòmers metàl·lics sota força, que converteix la deformació elàstica mecànica en sortida elèctrica. Per tant, no poden ser tan petits com els circuits integrats com els sensors de pressió MEMS, i el seu cost és molt superior al dels sensors de pressió MEMS. En comparació amb els sensors mecànics tradicionals, els sensors de pressió MEMS tenen una mida més petita, amb un màxim no superior a un centímetre. En comparació amb la tecnologia de fabricació mecànica tradicional, la seva rendibilitat millora molt.

3. Aplicació del sensor de pressió MEMS

La indústria de l'automòbil:

El camp de l'automoció és una de les aplicacions importants aigües avall dels sensors MEMS. En l'àmbit de l'automoció, els sensors de pressió MEMS s'utilitzen àmpliament en sistemes de seguretat (com ara el control de la pressió dels sistemes de frenada, el control de la pressió dels coixins d'aire i la protecció contra col·lisions), el control d'emissions (control i monitorització de la pressió de gas de les emissions del motor), el control de pneumàtics, la gestió del motor. , i sistemes de suspensió per la seva miniaturització, alta precisió i fiabilitat. Els cotxes de gamma alta solen tenir centenars de sensors, inclosos entre 30 i 50 sensors MEMS, dels quals uns 10 són sensors de pressió MEMS. Aquests sensors poden proporcionar dades crítiques per ajudar els fabricants d'automòbils a optimitzar el rendiment del motor, millorar l'eficiència del combustible i augmentar la seguretat de la conducció.

Electrònica de consum:

Amb el desenvolupament d'aplicacions com ara la navegació 3D, el seguiment del moviment i el control de la salut, l'aplicació de sensors de pressió MEMS en electrònica de consum és cada cop més habitual. Els sensors de pressió en dispositius com ara telèfons intel·ligents, tauletes i rellotges intel·ligents es poden utilitzar per a funcions com ara baròmetres, altímetres i navegació interior. Els sensors de pressió dels dispositius portàtils intel·ligents també poden controlar l'exercici i els indicadors de salut, com ara la freqüència cardíaca i l'activitat física, proporcionant dades més precises. A més, els sensors de pressió MEMS s'utilitzen àmpliament en camps com ara drons i models d'avions, proporcionant informació d'altitud i col·laborant amb sistemes de navegació per aconseguir un control de vol precís.

Indústria mèdica:

A la indústria mèdica, els sensors de pressió MEMS s'utilitzen àmpliament en diversos dispositius mèdics i sistemes de detecció. Es poden utilitzar per a la detecció de la pressió arterial, el control de ventiladors i respiradors, el control de la pressió interna i els sistemes d'administració de fàrmacs. Aquests sensors proporcionen mesures precises de pressió per ajudar els treballadors mèdics en el diagnòstic i el tractament.

Automatització industrial:

En el camp de l'automatització industrial, els sensors de pressió MEMS s'utilitzen per supervisar i controlar diversos processos industrials, i s'utilitzen àmpliament en sistemes de canonades de líquids i gasos, control de nivell, control de pressió i mesura de cabal. L'alta precisió i fiabilitat d'aquests sensors són essencials per garantir l'estabilitat i la seguretat dels processos industrials.

Aeroespacial:

Els sensors de pressió MEMS es poden utilitzar per a proves de rendiment aerodinàmic d'avions i coets, monitorització de pressió a gran altitud, recollida de dades meteorològiques i control de la pressió de l'aire d'avions i equips espacials. Les seves característiques de miniaturització i lleugeresa el fan ideal per a la indústria aeroespacial per satisfer els exigents requisits ambientals.

4. Mida del mercat del sensor de pressió MEMS

Impulsat per l'adopció generalitzada en diverses indústries, la mida del mercat dels sensors de pressió MEMS està creixent significativament. Yole prediu que la mida del mercat global dels sensors de pressió MEMS creixerà d'1.684 milions de dòlars a 2.215 milions de dòlars el 2019-2026, amb una taxa de creixement compost anual mitjana d'aproximadament el 5%; els enviaments van augmentar d'1.485 milions d'unitats a 2.183 milions d'unitats, amb una taxa de creixement mitjana anual composta del 4,9%. Amb la creixent demanda de solucions de detecció de pressió precises i fiables, s'espera que el mercat dels sensors de pressió MEMS s'ampliï significativament en els propers anys, proporcionant moltes oportunitats per als fabricants i proveïdors en aquest camp.