MEMS rõhuandur

1. Mis on MEMS rõhuandur

Rõhuandur on tavaliselt tööstuslikus praktikas kasutatav seade, mis koosneb tavaliselt rõhutundlikest elementidest (elastsed tundlikud elemendid, nihketundlikud elemendid) ja signaalitöötlusüksustest, tööpõhimõte põhineb tavaliselt rõhutundlike materjalide muutumisel või deformatsioonist põhjustatud rõhul, see tunneb rõhusignaali ja võib vastavalt teatud seadustele muuta rõhusignaali saadaolevaks elektriliseks väljundsignaaliks. Täpseks mõõtmiseks, juhtimiseks ja jälgimiseks, suure täpsusega, korrosioonikindluse ja kompaktse konstruktsiooniga, mis sobib erinevatesse karmidesse keskkondadesse.

MEMS-rõhuandurid, täisnimi: mikroelektromehaanilise süsteemi rõhuandur, integreerivad tipptasemel mikroelektroonika tehnoloogiat ja täpset mikrotöötlustehnoloogiat. Mikromehaanilise struktuuri ja elektroonilise vooluahela kombinatsiooni abil kasutatakse traditsioonilistest pooljuhtmaterjalidest, näiteks monokristallilistest räniplaatidest, valmistatud kiipi rõhu mõõtmiseks, tuvastades füüsilise deformatsiooni või laengu akumuleerumise. Seejärel muundatakse see töötlemiseks elektrilisteks signaalideks, et teostada tundlikku jälgimist ja rõhumuutuste täpset teisendamist. Selle peamine eelis seisneb selle miniatuurses disainis, mis annab MEMS-i rõhuanduritele suurepärase jõudluse täpsuse, suuruse, reageerimiskiiruse ja energiatarbimise osas.

2. MEMS rõhuanduri omadused

MEMS-rõhuandureid saab projekteerida ja toota kasutades integraallülitustega sarnaseid tehnoloogiaid, võimaldades ülitäpset ja odavat masstootmist. See avab ukse MEMS-andurite odavaks massiliseks kasutamiseks tarbeelektroonikas ja tööstuslike protsesside juhtimistoodetes, muutes rõhu juhtimise lihtsaks, kasutajasõbralikuks ja intelligentseks.

Traditsioonilised mehaanilised rõhuandurid põhinevad metalli elastomeeride deformatsioonil jõu mõjul, mis muudab mehaanilise elastse deformatsiooni elektriväljundiks. Seetõttu ei saa need olla nii väikesed kui integraallülitused kui MEMS-rõhuandurid ja nende maksumus on palju kõrgem kui MEMS-rõhuanduritel. Võrreldes traditsiooniliste mehaaniliste anduritega on MEMS-rõhuandurid väiksema mõõtmega, maksimaalne suurus ei ületa ühte sentimeetrit. Võrreldes traditsioonilise mehaanilise tootmistehnoloogiaga on nende kuluefektiivsus oluliselt paranenud.

3. MEMS rõhuanduri rakendamine

Autotööstus:

Autotööstus on MEMS-andurite üks olulisi allavoolu rakendusi. Autotööstuses kasutatakse MEMS-i rõhuandureid laialdaselt ohutussüsteemides (nagu pidurisüsteemide rõhu jälgimine, turvapatjade rõhukontroll ja kokkupõrkekaitse), heitgaaside kontroll (mootori heitgaasi rõhu juhtimine ja jälgimine), rehvide jälgimine, mootori juhtimine. , ja vedrustussüsteemid nende miniatuursuse, suure täpsuse ja töökindluse tõttu. Tipptasemel autodel on tavaliselt sadu andureid, sealhulgas 30-50 MEMS-andurit, millest umbes 10 on MEMS-rõhuandurid. Need andurid võivad anda olulisi andmeid, mis aitavad autotootjatel optimeerida mootori jõudlust, parandada kütusesäästlikkust ja suurendada sõiduohutust.

Koduelektroonika:

Selliste rakenduste nagu 3D-navigatsioon, liikumisseire ja terviseseire arenedes on MEMS-rõhuandurite rakendamine olmeelektroonikas muutumas üha tavalisemaks. Rõhuandureid sellistes seadmetes nagu nutitelefonid, tahvelarvutid ja nutikellad saab kasutada selliste funktsioonide jaoks nagu baromeetrid, kõrgusemõõtjad ja siseruumides navigeerimine. Nutikantavate seadmete rõhuandurid suudavad jälgida ka treeningu- ja tervisenäitajaid nagu pulss ja füüsiline aktiivsus, pakkudes täpsemaid andmeid. Lisaks kasutatakse MEMS-i rõhuandureid laialdaselt sellistes valdkondades nagu droonid ja lennukimudelid, pakkudes kõrgusteavet ja tehes koostööd navigatsioonisüsteemidega, et saavutada täpne lennujuhtimine.

Meditsiinitööstus:

Meditsiinitööstuses kasutatakse MEMS-i rõhuandureid laialdaselt erinevates meditsiiniseadmetes ja tuvastussüsteemides. Neid saab kasutada vererõhu tuvastamiseks, ventilaatorite ja respiraatorite juhtimiseks, siserõhu jälgimiseks ja ravimite manustamissüsteemideks. Need andurid pakuvad täpseid rõhumõõtmisi, et aidata meditsiinitöötajatel diagnoosida ja ravida.

Tööstusautomaatika:

Tööstusautomaatika valdkonnas kasutatakse MEMS rõhuandureid erinevate tööstuslike protsesside jälgimiseks ja juhtimiseks ning neid kasutatakse laialdaselt vedeliku- ja gaasitorusüsteemides, taseme jälgimisel, rõhu reguleerimisel ja vooluhulga mõõtmisel. Nende andurite kõrge täpsus ja töökindlus on tööstusprotsesside stabiilsuse ja ohutuse tagamiseks hädavajalikud.

Lennundus:

MEMS-rõhuandureid saab kasutada õhusõidukite ja rakettide aerodünaamilise jõudluse testimiseks, kõrgsurve jälgimiseks, meteoroloogiliste andmete kogumiseks ning õhusõidukite ja kosmoseseadmete õhurõhu kontrollimiseks. Selle miniatuursuse ja kergekaalulisuse omadused muudavad selle ideaalseks kosmosetööstuse jaoks, et täita nõudlikke keskkonnanõudeid.

4. MEMS rõhuanduri turu suurus

Tänu laialdasele kasutuselevõtule erinevates tööstusharudes kasvab MEMS-rõhuandurite turu suurus märkimisväärselt. Yole ennustab, et globaalse MEMS-rõhuandurite turu suurus kasvab aastatel 2019–2026 1,684 miljardilt USA dollarilt 2,215 miljardile USA dollarile, kusjuures keskmine aastane liitkasvumäär on ligikaudu 5%; saadetised kasvasid 1,485 miljardilt ühikult 2,183 miljardi ühikuni, kusjuures keskmine aastane liitkasvumäär oli 4,9%. Seoses kasvava nõudlusega täpsete ja töökindlate rõhuandurilahenduste järele peaks MEMS-i rõhuandurite turg lähiaastatel märkimisväärselt laienema, pakkudes selles valdkonnas tootjatele ja tarnijatele palju võimalusi.