MEMS Druksensor

1. Wat is MEMS-druksensor

Druksensor is een apparaat dat vaak wordt gebruikt in de industriële praktijk, meestal samengesteld uit drukgevoelige elementen (elastische gevoelige elementen, verplaatsingsgevoelige elementen) en signaalverwerkingseenheden. Het werkingsprincipe is meestal gebaseerd op de verandering van drukgevoelige materialen of druk veroorzaakt door vervorming, het kan het druksignaal voelen en kan het druksignaal volgens bepaalde wetten omzetten in een beschikbaar elektrisch uitgangssignaal. Voor nauwkeurige metingen, controle en monitoring, met hoge precisie, corrosiebestendigheid en compacte constructie, geschikt voor verschillende zware omgevingen.

MEMS-druksensoren, de volledige naam: micro-elektromechanische systeemdruksensor, integreren de allernieuwste micro-elektronicatechnologie en precisie-microbewerkingstechnologie. Door de combinatie van een micromechanische structuur en een elektronisch circuit wordt de chip, gemaakt van traditionele halfgeleidermaterialen zoals monokristallijne siliciumwafels, gebruikt als het belangrijkste onderdeel om de druk te meten door fysieke vervorming of ladingsaccumulatie te detecteren. Het wordt vervolgens omgezet in elektrische signalen voor verwerking om gevoelige monitoring en nauwkeurige conversie van drukveranderingen te realiseren. Het belangrijkste voordeel ligt in het miniaturisatieontwerp, waardoor MEMS-druksensoren superieure prestaties leveren op het gebied van nauwkeurigheid, grootte, reactiesnelheid en energieverbruik.

2. Kenmerken van MEMS-druksensor

MEMS-druksensoren kunnen worden ontworpen en vervaardigd met behulp van technologieën die vergelijkbaar zijn met geïntegreerde schakelingen, waardoor massaproductie met hoge precisie en tegen lage kosten mogelijk is. Dit opent de deur naar goedkoop massaal gebruik van MEMS-sensoren voor consumentenelektronica en industriële procesbesturingsproducten, waardoor drukregeling eenvoudig, gebruiksvriendelijk en intelligent wordt.

Traditionele mechanische druksensoren zijn gebaseerd op de vervorming van metaalelastomeren onder kracht, waardoor mechanische elastische vervorming wordt omgezet in elektrische output. Daarom kunnen ze niet zo klein zijn als geïntegreerde schakelingen als MEMS-druksensoren, en zijn hun kosten veel hoger dan die van MEMS-druksensoren. Vergeleken met traditionele mechanische sensoren hebben MEMS-druksensoren een kleiner formaat, met een maximum van niet meer dan één centimeter. Vergeleken met traditionele mechanische productietechnologie is hun kosteneffectiviteit aanzienlijk verbeterd.

3. Toepassing van MEMS-druksensor

De auto-industrie:

De automobielsector is een van de belangrijke downstream-toepassingen van MEMS-sensoren. In de automobielsector worden MEMS-druksensoren veel gebruikt in veiligheidssystemen (zoals drukbewaking van remsystemen, drukcontrole van airbags en bescherming tegen botsingen), emissiecontrole (controle en monitoring van motoremissiegasdruk), bandenmonitoring, motormanagement en ophangsystemen vanwege hun miniaturisatie, hoge precisie en betrouwbaarheid. Geavanceerde auto's hebben meestal honderden sensoren, waaronder 30-50 MEMS-sensoren, waarvan er ongeveer 10 MEMS-druksensoren zijn. Deze sensoren kunnen cruciale gegevens leveren om autofabrikanten te helpen de motorprestaties te optimaliseren, de brandstofefficiëntie te verbeteren en de rijveiligheid te vergroten.

Consumentenelektronica:

Met de ontwikkeling van toepassingen zoals 3D-navigatie, bewegingsmonitoring en gezondheidsmonitoring wordt de toepassing van MEMS-druksensoren in consumentenelektronica steeds gebruikelijker. Druksensoren in apparaten zoals smartphones, tablets en smartwatches kunnen worden gebruikt voor functies als barometers, hoogtemeters en indoornavigatie. De druksensoren in slimme draagbare apparaten kunnen ook trainings- en gezondheidsindicatoren zoals hartslag en fysieke activiteit monitoren, waardoor nauwkeurigere gegevens worden verkregen. Bovendien worden MEMS-druksensoren veel gebruikt in gebieden zoals drones en vliegtuigmodellen, die hoogte-informatie verstrekken en samenwerken met navigatiesystemen om nauwkeurige vluchtcontrole te bereiken.

Medische industrie:

In de medische industrie worden MEMS-druksensoren veel gebruikt in verschillende medische apparaten en detectiesystemen. Ze kunnen worden gebruikt voor bloeddrukdetectie, controle van ventilatoren en ademhalingstoestellen, interne drukmonitoring en systemen voor medicijnafgifte. Deze sensoren zorgen voor nauwkeurige drukmetingen om medisch personeel te helpen bij diagnose en behandeling.

Industriële automatie:

Op het gebied van industriële automatisering worden MEMS-druksensoren gebruikt voor het bewaken en besturen van verschillende industriële processen, en ze worden veel gebruikt in vloeistof- en gasleidingsystemen, niveaubewaking, drukregeling en stroommeting. De hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van deze sensoren zijn essentieel om de stabiliteit en veiligheid van industriële processen te garanderen.

Lucht- en ruimtevaart:

MEMS-druksensoren kunnen worden gebruikt voor het testen van de aerodynamische prestaties van vliegtuigen en raketten, drukmonitoring op grote hoogte, het verzamelen van meteorologische gegevens en luchtdrukcontrole van vliegtuigen en ruimteapparatuur. De miniaturisatie en lichtgewichteigenschappen maken het ideaal voor de lucht- en ruimtevaartindustrie om aan de veeleisende milieueisen te voldoen.

4. Marktomvang van MEMS-druksensor

Gedreven door de wijdverbreide acceptatie in verschillende industrieën groeit de marktomvang van MEMS-druksensoren aanzienlijk. Yole voorspelt dat de mondiale marktomvang voor MEMS-druksensoren zal groeien van 1,684 miljard dollar naar 2,215 miljard dollar in 2019-2026, met een gemiddeld jaarlijks samengesteld groeipercentage van ongeveer 5%; het aantal verzendingen steeg van 1,485 miljard eenheden naar 2,183 miljard eenheden, met een gemiddeld jaarlijks samengesteld groeipercentage van 4,9%. Met de toenemende vraag naar nauwkeurige en betrouwbare druksensoroplossingen wordt verwacht dat de markt voor MEMS-druksensoren de komende jaren aanzienlijk zal groeien, wat veel kansen zal bieden voor fabrikanten en leveranciers op dit gebied.