MEMS senzor tlaka

1. Kaj je senzor tlaka MEMS?

Senzor tlaka je naprava, ki se običajno uporablja v industrijski praksi, običajno sestavljena iz elementov, občutljivih na pritisk (elastični občutljivi elementi, elementi, občutljivi na premik) in enot za obdelavo signalov, princip delovanja običajno temelji na spremembi materialov, občutljivih na pritisk, ali tlaka, ki ga povzroči deformacija, lahko začuti signal tlaka in lahko pretvori signal tlaka v razpoložljiv izhodni električni signal v skladu z določenimi zakoni. Za natančno merjenje, nadzor in spremljanje, z visoko natančnostjo, odpornostjo proti koroziji in kompaktno konstrukcijo, primerno za različna težka okolja.

Senzorji tlaka MEMS, polno ime: senzor tlaka mikroelektromehanskega sistema, vključujejo vrhunsko tehnologijo mikroelektronike in tehnologijo natančne mikroobdelave. S kombinacijo mikromehanske strukture in elektronskega vezja se čip iz tradicionalnih polprevodniških materialov, kot so monokristalne silicijeve rezine, uporablja kot glavni del za merjenje tlaka z zaznavanjem fizične deformacije ali kopičenja naboja. Nato se pretvori v električne signale za obdelavo za izvedbo občutljivega spremljanja in natančne pretvorbe sprememb tlaka. Njegova glavna prednost je v njegovi miniaturni zasnovi, ki daje tlačnim senzorjem MEMS vrhunsko zmogljivost v smislu natančnosti, velikosti, odzivne hitrosti in porabe energije.

2. Značilnosti senzorja tlaka MEMS

Tlačne senzorje MEMS je mogoče oblikovati in izdelati s tehnologijami, podobnimi integriranim vezjem, kar omogoča visoko natančno in poceni množično proizvodnjo. To odpira vrata nizkocenovni množični uporabi senzorjev MEMS za potrošniško elektroniko in izdelke za nadzor industrijskih procesov, zaradi česar je nadzor tlaka preprost, uporabniku prijazen in inteligenten.

Tradicionalni mehanski tlačni senzorji temeljijo na deformaciji kovinskih elastomerov pod vplivom sile, ki pretvarja mehansko elastično deformacijo v električni izhod. Zato ne morejo biti tako majhni kot integrirana vezja kot senzorji tlaka MEMS, njihova cena pa je veliko višja od senzorjev tlaka MEMS. V primerjavi s tradicionalnimi mehanskimi senzorji so senzorji tlaka MEMS manjše velikosti, največja velikost pa ne presega enega centimetra. V primerjavi s tradicionalno tehnologijo mehanske izdelave je njihova stroškovna učinkovitost močno izboljšana.

3. Uporaba senzorja tlaka MEMS

Avtomobilska industrija:

Avtomobilsko področje je ena od pomembnih nadaljnjih aplikacij senzorjev MEMS. Na avtomobilskem področju se tlačni senzorji MEMS pogosto uporabljajo v varnostnih sistemih (kot je nadzor tlaka zavornih sistemov, nadzor tlaka zračnih blazin in zaščita pred trkom), nadzor emisij (nadzor in nadzor tlaka plinov iz motorja), nadzor pnevmatik, upravljanje motorja , in sistemi vzmetenja zaradi njihove miniaturnosti, visoke natančnosti in zanesljivosti. Visokokakovostni avtomobili imajo običajno na stotine senzorjev, vključno s 30–50 senzorji MEMS, od katerih je približno 10 senzorjev tlaka MEMS. Ti senzorji lahko zagotovijo kritične podatke, ki proizvajalcem avtomobilov pomagajo optimizirati zmogljivost motorja, izboljšati učinkovitost porabe goriva in povečati varnost vožnje.

Zabavna elektronika:

Z razvojem aplikacij, kot so 3D navigacija, spremljanje gibanja in spremljanje zdravja, postaja uporaba MEMS tlačnih senzorjev v potrošniški elektroniki vse pogostejša. Senzorji tlaka v napravah, kot so pametni telefoni, tablični računalniki in pametne ure, se lahko uporabljajo za funkcije, kot so barometri, višinomeri in notranja navigacija. Senzorji tlaka v pametnih nosljivih napravah lahko spremljajo tudi kazalnike vadbe in zdravja, kot sta srčni utrip in telesna aktivnost, ter zagotavljajo natančnejše podatke. Poleg tega se tlačni senzorji MEMS pogosto uporabljajo na področjih, kot so brezpilotna letala in modeli letal, saj zagotavljajo informacije o nadmorski višini in sodelujejo z navigacijskimi sistemi za doseganje natančnega nadzora leta.

Medicinska industrija:

V medicinski industriji se tlačni senzorji MEMS pogosto uporabljajo v različnih medicinskih napravah in sistemih za zaznavanje. Uporabljajo se lahko za zaznavanje krvnega tlaka, nadzor ventilatorjev in respiratorjev, spremljanje notranjega tlaka in sisteme za dostavo zdravil. Ti senzorji zagotavljajo natančne meritve tlaka za pomoč zdravstvenim delavcem pri diagnosticiranju in zdravljenju.

Industrijska avtomatizacija:

Na področju industrijske avtomatizacije se tlačni senzorji MEMS uporabljajo za spremljanje in krmiljenje različnih industrijskih procesov in se pogosto uporabljajo v cevovodnih sistemih za tekočine in pline, nadzor nivoja, nadzor tlaka in merjenje pretoka. Visoka natančnost in zanesljivost teh senzorjev sta bistveni za zagotavljanje stabilnosti in varnosti industrijskih procesov.

Aerospace:

Senzorji tlaka MEMS se lahko uporabljajo za testiranje aerodinamičnih zmogljivosti letal in raket, spremljanje tlaka na visoki nadmorski višini, zbiranje meteoroloških podatkov in nadzor zračnega tlaka letal in vesoljske opreme. Zaradi svoje miniaturizacije in lahke lastnosti je idealen za vesoljsko industrijo za izpolnjevanje zahtevnih okoljskih zahtev.

4. Velikost trga senzorja tlaka MEMS

Velikost trga tlačnih senzorjev MEMS zaradi široke uporabe v različnih panogah močno narašča. Yole napoveduje, da se bo velikost svetovnega trga senzorjev tlaka MEMS v letih 2019–2026 povečala z 1,684 milijarde USD na 2,215 milijarde USD, s povprečno letno stopnjo rasti spojine približno 5 %; pošiljke so se povečale z 1,485 milijarde enot na 2,183 milijarde enot, s povprečno letno stopnjo rasti spojine 4,9 %. Z naraščajočim povpraševanjem po natančnih in zanesljivih rešitvah za zaznavanje tlaka se pričakuje, da se bo trg senzorjev tlaka MEMS v prihodnjih letih znatno razširil, kar bo proizvajalcem in dobaviteljem na tem področju zagotovilo številne priložnosti.