เซ็นเซอร์ความดัน MEMS

1. เซ็นเซอร์ความดัน MEMS คืออะไร

เซ็นเซอร์ความดันเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปในการปฏิบัติทางอุตสาหกรรม มักจะประกอบด้วยองค์ประกอบที่ไวต่อแรงกด (องค์ประกอบที่ไวต่อแรงกด องค์ประกอบที่ไวต่อการเคลื่อนที่) และหน่วยประมวลผลสัญญาณ หลักการทำงานมักจะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของวัสดุที่ไวต่อแรงกดหรือแรงกดที่เกิดจากการเสียรูป สามารถสัมผัสได้ถึงสัญญาณความดัน และสามารถแปลงสัญญาณความดันให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าเอาท์พุตที่มีอยู่ได้ตามกฎหมายบางประการ เพื่อการวัด การควบคุม และการตรวจสอบที่แม่นยำ ด้วยความแม่นยำสูง ทนต่อการกัดกร่อน และโครงสร้างที่กะทัดรัด เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่หลากหลาย

เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ชื่อเต็ม: เซ็นเซอร์ความดันระบบกลไก Microelectro ผสานรวมเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ล้ำสมัยและเทคโนโลยีไมโครแมชชีนนิ่งที่มีความแม่นยำ ด้วยการผสมผสานโครงสร้างทางกลระดับไมโครและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ชิปที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม เช่น เวเฟอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ถูกใช้เป็นส่วนหลักในการวัดความดันโดยการตรวจจับการเสียรูปทางกายภาพหรือการสะสมประจุ จากนั้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับการประมวลผลเพื่อให้เกิดการตรวจสอบที่ละเอียดอ่อนและการแปลงการเปลี่ยนแปลงแรงดันอย่างแม่นยำ ข้อได้เปรียบหลักอยู่ที่การออกแบบให้มีขนาดเล็กลง ซึ่งทำให้เซ็นเซอร์ความดัน MEMS มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในแง่ของความแม่นยำ ขนาด ความเร็วในการตอบสนอง และการใช้พลังงาน

2. ลักษณะของเซ็นเซอร์ความดัน MEMS

เซ็นเซอร์ความดัน MEMS สามารถออกแบบและผลิตโดยใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกับวงจรรวม ทำให้สามารถผลิตจำนวนมากที่มีความแม่นยำสูงและต้นทุนต่ำ นี่เป็นการเปิดประตูสู่การใช้เซ็นเซอร์ MEMS จำนวนมากในราคาประหยัดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและผลิตภัณฑ์ควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรม ทำให้การควบคุมแรงดันเป็นเรื่องง่าย ใช้งานง่าย และชาญฉลาด

เซ็นเซอร์แรงดันเชิงกลแบบดั้งเดิมนั้นอิงตามการเปลี่ยนรูปของอีลาสโตเมอร์โลหะภายใต้แรง ซึ่งจะแปลงการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นเชิงกลเป็นเอาต์พุตทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่สามารถมีขนาดเล็กเท่ากับวงจรรวมเหมือนกับเซ็นเซอร์ความดัน MEMS และค่าใช้จ่ายก็สูงกว่าเซ็นเซอร์ความดัน MEMS มาก เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์เชิงกลแบบดั้งเดิม เซ็นเซอร์ความดัน MEMS มีขนาดเล็กกว่า โดยมีขนาดสูงสุดไม่เกิน 1 เซนติเมตร เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการผลิตเครื่องจักรกลแบบดั้งเดิม ความคุ้มทุนได้รับการปรับปรุงอย่างมาก

3. การใช้เซ็นเซอร์ความดัน MEMS

อุตสาหกรรมยานยนต์:

สาขายานยนต์เป็นหนึ่งในการใช้งานปลายน้ำที่สำคัญของเซ็นเซอร์ MEMS ในด้านยานยนต์ เซ็นเซอร์แรงดัน MEMS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบความปลอดภัย (เช่น การตรวจสอบแรงดันของระบบเบรก การควบคุมแรงดันของถุงลมนิรภัย และการป้องกันการชน) การควบคุมการปล่อยมลพิษ (การควบคุมและการตรวจสอบแรงดันก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์) การตรวจสอบยาง การจัดการเครื่องยนต์ และระบบกันสะเทือนเนื่องจากการย่อส่วน ความแม่นยำสูง และความน่าเชื่อถือ รถยนต์ระดับไฮเอนด์มักจะมีเซ็นเซอร์หลายร้อยตัว รวมถึงเซ็นเซอร์ MEMS 30-50 ตัว ซึ่งประมาณ 10 ตัวเป็นเซ็นเซอร์ความดัน MEMS เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเพื่อช่วยให้ผู้ผลิตรถยนต์เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่

เครื่องใช้ไฟฟ้า:

ด้วยการพัฒนาแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การนำทางแบบ 3 มิติ การตรวจสอบการเคลื่อนไหว และการตรวจสอบสุขภาพ การใช้งานเซ็นเซอร์ความดัน MEMS ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น เซ็นเซอร์วัดแรงกดในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และนาฬิกาอัจฉริยะ สามารถใช้กับฟังก์ชันต่างๆ เช่น บารอมิเตอร์ เครื่องวัดระยะสูง และการนำทางในอาคาร เซ็นเซอร์วัดแรงกดทับในอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะยังสามารถติดตามตัวบ่งชี้การออกกำลังกายและสุขภาพ เช่น อัตราการเต้นของหัวใจและการออกกำลังกาย โดยให้ข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น โดรนและโมเดลเครื่องบิน โดยให้ข้อมูลระดับความสูงและทำงานร่วมกับระบบนำทางเพื่อให้สามารถควบคุมการบินได้อย่างแม่นยำ

อุตสาหกรรมการแพทย์:

ในอุตสาหกรรมการแพทย์ เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ทางการแพทย์และระบบการตรวจจับต่างๆ สามารถใช้สำหรับการตรวจจับความดันโลหิต การควบคุมเครื่องช่วยหายใจและเครื่องช่วยหายใจ การตรวจสอบความดันภายใน และระบบนำส่งยา เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้การวัดความดันที่แม่นยำเพื่อช่วยบุคลากรทางการแพทย์ในการวินิจฉัยและการรักษา

ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม:

ในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ใช้ในการตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบท่อของเหลวและก๊าซ การตรวจสอบระดับ การควบคุมความดัน และการวัดการไหล ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสูงของเซ็นเซอร์เหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจในเสถียรภาพและความปลอดภัยของกระบวนการทางอุตสาหกรรม

การบินและอวกาศ:

เซ็นเซอร์ความดัน MEMS สามารถใช้สำหรับการทดสอบประสิทธิภาพตามหลักอากาศพลศาสตร์ของเครื่องบินและจรวด การตรวจสอบความดันในที่สูง การรวบรวมข้อมูลอุตุนิยมวิทยา และการควบคุมความดันอากาศของเครื่องบินและอุปกรณ์ในอวกาศ ลักษณะการย่อส่วนและน้ำหนักเบาทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่สามารถตอบสนองความต้องการด้านสิ่งแวดล้อมที่ต้องการได้

4. ขนาดตลาดของเซ็นเซอร์ความดัน MEMS

ด้วยแรงผลักดันจากการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ทำให้ขนาดตลาดของเซ็นเซอร์ความดัน MEMS กำลังเติบโตอย่างมาก Yole คาดการณ์ว่าขนาดตลาดเซ็นเซอร์ความดัน MEMS ทั่วโลกจะเติบโตจาก 1.684 พันล้านดอลลาร์สหรัฐเป็น 2.215 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2562-2569 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณ 5% การจัดส่งเพิ่มขึ้นจาก 1.485 พันล้านหน่วยเป็น 2.183 พันล้านหน่วย โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 4.9% ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับโซลูชันการตรวจจับความดันที่แม่นยำและเชื่อถือได้ ตลาดเซ็นเซอร์ความดัน MEMS คาดว่าจะขยายตัวอย่างมากในปีต่อๆ ไป ซึ่งมอบโอกาสมากมายสำหรับผู้ผลิตและซัพพลายเออร์ในสาขานี้