MEMS spiediena sensors

1. Kas ir MEMS spiediena sensors

Spiediena sensors ir rūpnieciskā praksē parasti izmantota ierīce, kas parasti sastāv no spiedienjutīgiem elementiem (elastīgiem jutīgiem elementiem, nobīdes jutīgiem elementiem) un signālu apstrādes blokiem, darbības princips parasti balstās uz spiedienjutīgu materiālu vai spiediena izmaiņām, ko izraisa deformācija, tas var sajust spiediena signālu un var pārveidot spiediena signālu pieejamā izejas elektriskajā signālā saskaņā ar noteiktiem likumiem. Precīzai mērīšanai, kontrolei un uzraudzībai ar augstu precizitāti, izturību pret koroziju un kompaktu konstrukciju, kas piemērota dažādām skarbām vidēm.

MEMS spiediena sensori, pilns nosaukums: Mikroelektromehāniskās sistēmas spiediena sensors, integrē visprogresīvākās mikroelektronikas tehnoloģijas un precīzas mikroapstrādes tehnoloģijas. Izmantojot mikromehāniskās struktūras un elektroniskās shēmas kombināciju, mikroshēma, kas izgatavota no tradicionāliem pusvadītāju materiāliem, piemēram, monokristāliskā silīcija plāksnēm, tiek izmantota kā galvenā daļa spiediena mērīšanai, nosakot fizisko deformāciju vai lādiņa uzkrāšanos. Pēc tam to pārvērš elektriskos signālos apstrādei, lai īstenotu jutīgu uzraudzību un precīzu spiediena izmaiņu pārveidošanu. Tā galvenā priekšrocība ir tā miniaturizācijas dizains, kas nodrošina MEMS spiediena sensoriem izcilu veiktspēju attiecībā uz precizitāti, izmēru, reakcijas ātrumu un enerģijas patēriņu.

2. MEMS spiediena sensora raksturojums

MEMS spiediena sensorus var projektēt un ražot, izmantojot tehnoloģijas, kas līdzīgas integrētajām shēmām, nodrošinot augstas precizitātes, zemu izmaksu masveida ražošanu. Tas paver iespējas zemu izmaksu masveida MEMS sensoru izmantošanai plaša patēriņa elektronikā un rūpniecisko procesu kontroles produktos, padarot spiediena kontroli vienkāršu, lietotājam draudzīgu un inteliģentu.

Tradicionālie mehāniskie spiediena sensori ir balstīti uz metāla elastomēru deformāciju spēka ietekmē, kas pārvērš mehānisko elastīgo deformāciju elektriskajā izvadē. Tāpēc tie nevar būt tik mazi kā integrētās shēmas kā MEMS spiediena sensori, un to izmaksas ir daudz augstākas nekā MEMS spiediena sensori. Salīdzinot ar tradicionālajiem mehāniskajiem sensoriem, MEMS spiediena sensoriem ir mazāks izmērs, maksimālais izmērs nepārsniedz vienu centimetru. Salīdzinot ar tradicionālo mehānisko ražošanas tehnoloģiju, to rentabilitāte ir ievērojami uzlabota.

3. MEMS spiediena sensora pielietojums

Automobiļu rūpniecība:

Automobiļu nozare ir viens no svarīgākajiem MEMS sensoru pakārtotajiem lietojumiem. Automobiļu nozarē MEMS spiediena sensorus plaši izmanto drošības sistēmās (piemēram, bremžu sistēmu spiediena kontrole, gaisa spilvenu spiediena kontrole un sadursmju aizsardzība), emisiju kontrole (dzinēja emisijas gāzes spiediena kontrole un uzraudzība), riepu uzraudzība, dzinēja vadība. , un piekares sistēmas to miniaturizācijas, augstas precizitātes un uzticamības dēļ. Augstākās klases automašīnām parasti ir simtiem sensoru, tostarp 30–50 MEMS sensori, no kuriem aptuveni 10 ir MEMS spiediena sensori. Šie sensori var nodrošināt svarīgus datus, lai palīdzētu automašīnu ražotājiem optimizēt dzinēja darbību, uzlabot degvielas efektivitāti un palielināt braukšanas drošību.

Elektronika:

Attīstoties tādām lietojumprogrammām kā 3D navigācija, kustību uzraudzība un veselības uzraudzība, MEMS spiediena sensoru pielietošana plaša patēriņa elektronikā kļūst arvien izplatītāka. Spiediena sensorus tādās ierīcēs kā viedtālruņi, planšetdatori un viedpulksteņi var izmantot tādām funkcijām kā barometri, altimetri un iekštelpu navigācija. Spiediena sensori viedajās valkājamās ierīcēs var arī uzraudzīt vingrinājumus un veselības rādītājus, piemēram, sirdsdarbības ātrumu un fizisko aktivitāti, nodrošinot precīzākus datus. Turklāt MEMS spiediena sensorus plaši izmanto tādās jomās kā droni un lidmašīnu modeļi, nodrošinot augstuma informāciju un sadarbojoties ar navigācijas sistēmām, lai panāktu precīzu lidojuma vadību.

Medicīnas nozare:

Medicīnas nozarē MEMS spiediena sensorus plaši izmanto dažādās medicīnas ierīcēs un noteikšanas sistēmās. Tos var izmantot asinsspiediena noteikšanai, ventilatoru un respiratoru kontrolei, iekšējā spiediena kontrolei un zāļu ievadīšanas sistēmām. Šie sensori nodrošina precīzus spiediena mērījumus, lai palīdzētu medicīnas darbiniekiem diagnosticēt un ārstēt.

Rūpnieciskā automatizācija:

Rūpnieciskās automatizācijas jomā MEMS spiediena sensori tiek izmantoti dažādu rūpniecisko procesu uzraudzībai un kontrolei, un tos plaši izmanto šķidruma un gāzes cauruļvadu sistēmās, līmeņa uzraudzībā, spiediena kontrolē un plūsmas mērīšanā. Šo sensoru augstā precizitāte un uzticamība ir būtiska, lai nodrošinātu rūpniecisko procesu stabilitāti un drošību.

Aviācija:

MEMS spiediena sensorus var izmantot gaisa kuģu un raķešu aerodinamiskās veiktspējas testēšanai, augstkalnu spiediena monitoringam, meteoroloģisko datu vākšanai un gaisa kuģu un kosmosa aprīkojuma gaisa spiediena kontrolei. Tā miniaturizācija un vieglās īpašības padara to ideāli piemērotu kosmosa industrijai, lai atbilstu stingrajām vides prasībām.

4. MEMS spiediena sensora tirgus lielums

Pateicoties plašajai ieviešanai dažādās nozarēs, MEMS spiediena sensoru tirgus apjoms ievērojami pieaug. Yole prognozē, ka globālā MEMS spiediena sensoru tirgus apjoms pieaugs no 1,684 miljardiem ASV dolāru līdz 2,215 miljardiem ASV dolāru 2019.–2026. gadā, un vidējais ikgadējais salikto pieauguma temps būs aptuveni 5%; sūtījumu apjoms pieauga no 1,485 miljardiem vienību līdz 2,183 miljardiem vienību, un vidējais saliktā gada pieauguma temps bija 4,9%. Pieaugot pieprasījumam pēc precīziem un uzticamiem spiediena sensoru risinājumiem, ir sagaidāms, ka MEMS spiediena sensoru tirgus turpmākajos gados ievērojami paplašināsies, nodrošinot ražotājiem un piegādātājiem šajā jomā daudzas iespējas.