MEMS snímač tlaku

1. Čo je snímač tlaku MEMS

Snímač tlaku je zariadenie bežne používané v priemyselnej praxi, zvyčajne zložené z prvkov citlivých na tlak (elastické citlivé prvky, prvky citlivé na posun) a jednotiek na spracovanie signálu, princíp činnosti je zvyčajne založený na zmene materiálov citlivých na tlak alebo tlaku spôsobenej deformáciou, môže cítiť tlakový signál a môže premeniť tlakový signál na dostupný výstupný elektrický signál podľa určitých zákonov. Pre presné meranie, riadenie a monitorovanie s vysokou presnosťou, odolnosťou proti korózii a kompaktnou konštrukciou, vhodné pre rôzne drsné prostredia.

MEMS tlakové senzory, celý názov: Mikroelektrický mechanický systémový tlakový senzor, integruje špičkovú mikroelektronickú technológiu a technológiu presného mikroobrábania. Vďaka kombinácii mikromechanickej štruktúry a elektronického obvodu sa čip vyrobený z tradičných polovodičových materiálov, ako sú monokryštalické kremíkové doštičky, používa ako hlavná časť na meranie tlaku detekciou fyzickej deformácie alebo akumulácie náboja. Potom sa prevedie na elektrické signály na spracovanie, aby sa realizovalo citlivé monitorovanie a presná konverzia zmien tlaku. Jeho hlavná výhoda spočíva v jeho miniaturizovanom dizajne, ktorý poskytuje snímačom tlaku MEMS vynikajúci výkon z hľadiska presnosti, veľkosti, rýchlosti odozvy a spotreby energie.

2. Charakteristika snímača tlaku MEMS

Tlakové snímače MEMS môžu byť navrhnuté a vyrobené pomocou technológií podobných integrovaným obvodom, čo umožňuje vysoko presnú a nízkonákladovú hromadnú výrobu. To otvára dvere k nízkonákladovému masovému využívaniu MEMS senzorov pre spotrebnú elektroniku a produkty na riadenie priemyselných procesov, vďaka čomu je riadenie tlaku jednoduché, užívateľsky prívetivé a inteligentné.

Tradičné mechanické snímače tlaku sú založené na deformácii kovových elastomérov pod silou, ktorá premieňa mechanickú elastickú deformáciu na elektrický výstup. Preto nemôžu byť také malé ako integrované obvody ako MEMS tlakové senzory a ich cena je oveľa vyššia ako MEMS tlakové senzory. V porovnaní s tradičnými mechanickými snímačmi majú snímače tlaku MEMS menšiu veľkosť, pričom maximum nepresahuje jeden centimeter. V porovnaní s tradičnou mechanickou výrobnou technológiou sa výrazne zlepšila ich nákladová efektívnosť.

3. Aplikácia snímača tlaku MEMS

Automobilový priemysel:

Automobilová oblasť je jednou z dôležitých následných aplikácií MEMS senzorov. V automobilovom priemysle sa snímače tlaku MEMS široko používajú v bezpečnostných systémoch (ako je monitorovanie tlaku v brzdových systémoch, kontrola tlaku airbagov a ochrana pred kolíziou), kontrola emisií (kontrola a monitorovanie tlaku výfukových plynov v motore), monitorovanie pneumatík, riadenie motora a závesné systémy vďaka ich miniaturizácii, vysokej presnosti a spoľahlivosti. Vozidlá vyššej kategórie majú zvyčajne stovky senzorov vrátane 30 – 50 senzorov MEMS, z ktorých asi 10 sú senzory tlaku MEMS. Tieto senzory môžu poskytnúť dôležité údaje, ktoré pomôžu výrobcom automobilov optimalizovať výkon motora, zlepšiť spotrebu paliva a zvýšiť bezpečnosť jazdy.

Spotrebná elektronika:

S rozvojom aplikácií, ako je 3D navigácia, monitorovanie pohybu a monitorovanie zdravia, sa aplikácia tlakových senzorov MEMS v spotrebnej elektronike stáva čoraz bežnejšou. Snímače tlaku v zariadeniach, ako sú smartfóny, tablety a inteligentné hodinky, možno použiť na funkcie, ako sú barometre, výškomery a interiérová navigácia. Tlakové senzory v inteligentných nositeľných zariadeniach dokážu monitorovať aj ukazovatele cvičenia a zdravotného stavu, ako je srdcová frekvencia a fyzická aktivita, čím poskytujú presnejšie údaje. Okrem toho sú tlakové senzory MEMS široko používané v oblastiach, ako sú drony a modely lietadiel, poskytujúce informácie o nadmorskej výške a spolupracujúce s navigačnými systémami na dosiahnutie presnej kontroly letu.

Lekársky priemysel:

V medicínskom priemysle sú tlakové senzory MEMS široko používané v rôznych lekárskych prístrojoch a detekčných systémoch. Môžu sa použiť na detekciu krvného tlaku, ovládanie ventilátorov a respirátorov, monitorovanie vnútorného tlaku a systémy podávania liekov. Tieto senzory poskytujú presné merania tlaku, aby pomohli zdravotníckym pracovníkom pri diagnostike a liečbe.

Priemyselná automatizácia:

V oblasti priemyselnej automatizácie sa tlakové senzory MEMS používajú na monitorovanie a riadenie rôznych priemyselných procesov a sú široko používané v systémoch kvapalinových a plynových potrubí, monitorovaní hladiny, kontrole tlaku a meraní prietoku. Vysoká presnosť a spoľahlivosť týchto snímačov sú nevyhnutné na zabezpečenie stability a bezpečnosti priemyselných procesov.

Letectvo:

Tlakové senzory MEMS možno použiť na testovanie aerodynamického výkonu lietadiel a rakiet, monitorovanie tlaku vo veľkých výškach, zber meteorologických údajov a kontrolu tlaku vzduchu lietadiel a kozmických zariadení. Jeho miniaturizácia a ľahké vlastnosti ho predurčujú na splnenie náročných environmentálnych požiadaviek pre letecký priemysel.

4. Veľkosť trhu snímača tlaku MEMS

Vďaka širokému prijatiu v rôznych priemyselných odvetviach veľkosť trhu tlakových senzorov MEMS výrazne rastie. Yole predpovedá, že veľkosť globálneho trhu tlakových senzorov MEMS vzrastie z 1,684 miliardy USD na 2,215 miliardy USD v rokoch 2019-2026, s priemernou ročnou mierou rastu zloženého produktu približne 5 %; dodávky vzrástli z 1,485 miliardy kusov na 2,183 miliardy kusov, pričom priemerná ročná miera rastu zloženého produktu bola 4,9 %. S rastúcim dopytom po presných a spoľahlivých riešeniach na snímanie tlaku sa očakáva, že trh tlakových senzorov MEMS sa v nadchádzajúcich rokoch výrazne rozšíri a poskytne výrobcom a dodávateľom v tejto oblasti veľa príležitostí.