MEMS Sensore di pressione

1. Cos'è il sensore di pressione MEMS

Il sensore di pressione è un dispositivo comunemente utilizzato nella pratica industriale, solitamente composto da elementi sensibili alla pressione (elementi sensibili elastici, elementi sensibili allo spostamento) e unità di elaborazione del segnale, il principio di funzionamento è solitamente basato sul cambiamento dei materiali sensibili alla pressione o sulla pressione causata dalla deformazione, può percepire il segnale di pressione e può convertirlo in un segnale elettrico di uscita disponibile secondo determinate leggi. Per misurazioni, controlli e monitoraggi accurati, con elevata precisione, resistenza alla corrosione e struttura compatta, adatti a una varietà di ambienti difficili.

Sensori di pressione MEMS, il nome completo: sensore di pressione del sistema microelettromeccanico, integra tecnologia microelettronica all'avanguardia e tecnologia di microlavorazione di precisione. Attraverso la combinazione di struttura micromeccanica e circuito elettronico, il chip realizzato con materiali semiconduttori tradizionali come i wafer di silicio monocristallino viene utilizzato come parte principale per misurare la pressione rilevando la deformazione fisica o l'accumulo di carica. Viene quindi convertito in segnali elettrici per l'elaborazione per realizzare un monitoraggio sensibile e una conversione accurata delle variazioni di pressione. Il suo vantaggio principale risiede nel design miniaturizzato, che offre ai sensori di pressione MEMS prestazioni superiori in termini di precisione, dimensioni, velocità di risposta e consumo energetico.

2. Caratteristiche del sensore di pressione MEMS

I sensori di pressione MEMS possono essere progettati e realizzati utilizzando tecnologie simili ai circuiti integrati, consentendo una produzione di massa ad alta precisione e a basso costo. Ciò apre la strada all’uso di massa a basso costo dei sensori MEMS per l’elettronica di consumo e i prodotti di controllo dei processi industriali, rendendo il controllo della pressione semplice, facile da usare e intelligente.

I tradizionali sensori di pressione meccanici si basano sulla deformazione degli elastomeri metallici sotto forza, che converte la deformazione elastica meccanica in uscita elettrica. Pertanto, non possono essere piccoli come circuiti integrati come i sensori di pressione MEMS e il loro costo è molto più elevato rispetto ai sensori di pressione MEMS. Rispetto ai tradizionali sensori meccanici, i sensori di pressione MEMS hanno dimensioni più ridotte, con quella massima che non supera il centimetro. Rispetto alla tradizionale tecnologia di produzione meccanica, il loro rapporto costo-efficacia è notevolmente migliorato.

3. Applicazione del sensore di pressione MEMS

L'industria automobilistica:

Il settore automobilistico è una delle più importanti applicazioni a valle dei sensori MEMS. Nel settore automobilistico, i sensori di pressione MEMS sono ampiamente utilizzati nei sistemi di sicurezza (come monitoraggio della pressione dei sistemi frenanti, controllo della pressione degli airbag e protezione anticollisione), controllo delle emissioni (controllo e monitoraggio della pressione dei gas di emissione del motore), monitoraggio degli pneumatici, gestione del motore e sistemi di sospensione grazie alla loro miniaturizzazione, alta precisione e affidabilità. Le auto di fascia alta di solito hanno centinaia di sensori, inclusi 30-50 sensori MEMS, di cui circa 10 sono sensori di pressione MEMS. Questi sensori possono fornire dati critici per aiutare i produttori di automobili a ottimizzare le prestazioni del motore, migliorare l’efficienza del carburante e aumentare la sicurezza di guida.

Elettronica di consumo:

Con lo sviluppo di applicazioni come la navigazione 3D, il monitoraggio del movimento e il monitoraggio della salute, l'applicazione dei sensori di pressione MEMS nell'elettronica di consumo sta diventando sempre più comune. I sensori di pressione presenti in dispositivi come smartphone, tablet e smartwatch possono essere utilizzati per funzioni quali barometri, altimetri e navigazione interna. I sensori di pressione nei dispositivi indossabili intelligenti possono anche monitorare gli indicatori di esercizio e salute come la frequenza cardiaca e l’attività fisica, fornendo dati più accurati. Inoltre, i sensori di pressione MEMS sono ampiamente utilizzati in campi come i droni e i modelli di aerei, fornendo informazioni sull’altitudine e collaborando con i sistemi di navigazione per ottenere un controllo di volo preciso.

Industria medica:

Nel settore medico, i sensori di pressione MEMS sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi medici e sistemi di rilevamento. Possono essere utilizzati per il rilevamento della pressione sanguigna, il controllo di ventilatori e respiratori, il monitoraggio della pressione interna e i sistemi di somministrazione di farmaci. Questi sensori forniscono misurazioni accurate della pressione per aiutare gli operatori sanitari nella diagnosi e nel trattamento.

Automazione industriale:

Nel campo dell'automazione industriale, i sensori di pressione MEMS vengono utilizzati per monitorare e controllare vari processi industriali e sono ampiamente utilizzati nei sistemi di tubazioni di liquidi e gas, nel monitoraggio del livello, nel controllo della pressione e nella misurazione del flusso. L'elevata precisione e affidabilità di questi sensori sono essenziali per garantire la stabilità e la sicurezza dei processi industriali.

Aerospaziale:

I sensori di pressione MEMS possono essere utilizzati per test delle prestazioni aerodinamiche di aerei e razzi, monitoraggio della pressione ad alta quota, raccolta di dati meteorologici e controllo della pressione dell'aria di aerei e apparecchiature spaziali. La sua miniaturizzazione e le sue caratteristiche di leggerezza lo rendono ideale per l'industria aerospaziale per soddisfare i severi requisiti ambientali.

4. Dimensione del mercato dei sensori di pressione MEMS

Spinta dall’adozione diffusa in vari settori, la dimensione del mercato dei sensori di pressione MEMS sta crescendo in modo significativo. Yole prevede che le dimensioni del mercato globale dei sensori di pressione MEMS cresceranno da 1,684 miliardi di dollari a 2,215 miliardi di dollari nel periodo 2019-2026, con un tasso di crescita composto medio annuo di circa il 5%; le spedizioni sono aumentate da 1,485 miliardi di unità a 2,183 miliardi di unità, con un tasso di crescita composto medio annuo del 4,9%. Con la crescente domanda di soluzioni di rilevamento della pressione precise e affidabili, si prevede che il mercato dei sensori di pressione MEMS si espanderà in modo significativo nei prossimi anni, offrendo molte opportunità a produttori e fornitori in questo campo.