MEMS tlakový senzor

Tlakové senzory MEMS sú absolútnym jadrom a hlavným prúdom modernej technológie snímania tlaku. Predstavujú revolúciu v miniaturizácii, inteligencii a nízkych nákladoch.

 

MEMS alebo Micro{0}}Electro{1}}Mechanical Systems označuje miniatúrne mechanické a elektronické systémy, ktoré sa hromadne vyrábajú na kremíkových doštičkách pomocou procesov výroby integrovaných obvodov (IC).

Jadrom tlakového senzora MEMS je mikrometrová-silikónová membrána. Tlak pôsobiaci na túto membránu spôsobuje jej deformáciu. Táto deformácia mení elektrické charakteristiky integrovaných snímacích prvkov a meraním týchto elektrických zmien možno odvodiť hodnotu tlaku. Na základe princípu snímania sa delia najmä na tieto typy:

• Princíp: Piezorezistívne prvky sa vytvárajú na kremíkovej membráne dopingovým procesom a spájajú sa do Wheatstoneovho mostíka. Keď sa membrána deformuje pod tlakom, hodnoty odporu sa zmenia, čo spôsobí, že mostík vydá napäťový signál úmerný tlaku.
• Charakteristika: Vyspelá technológia, jednoduchá štruktúra, veľký výstupný signál, nízke náklady. Je to najbežnejší a najhospodárnejší typ snímača tlaku MEMS. Je však citlivý na teplotu a vyžaduje teplotnú kompenzáciu.

• Princíp: Kremíková membrána funguje ako jedna kondenzátorová doska, ktorá tvorí miniatúrny kondenzátor s ďalšou pevnou doskou. Tlak deformuje membránu, mení vzdialenosť medzi dvoma doskami, čím spôsobuje zmenu kapacity.
• Charakteristika: Nízka spotreba energie, vysoká citlivosť, dobré teplotné charakteristiky, silná odolnosť proti preťaženiu. Často sa používa v poliach merania s nízkym-výkonom a nízkym-tlakom.

• Princíp: Tlak mení napätie v kremíkovej membráne, čím sa mení prirodzená frekvencia miniatúrneho rezonančného lúča, ktorý je na nej vyrobený. Tlak sa sníma meraním zmeny frekvencie.
• Charakteristika: Veľmi vysoká presnosť, dobrá stabilita, digitálny výstup (frekvencia). Štruktúra je však zložitá, náklady sú vysoké a používa sa najmä v-špičkových priemyselných a leteckých oblastiach.

Tlakové senzory MEMS sa vyrábajú na kremíkových doskách pomocou štandardných polovodičových procesov (ako je fotolitografia, leptanie, difúzia, nanášanie tenkých{0}} filmov). Kľúčovým krokom je formovanie dutiny a tlakovej membrány, typicky s použitím hromadných mikroobrábacích techník alebo techník povrchového mikroobrábania.

V porovnaní s tradičnými mechanickými alebo kovovými membránovými snímačmi tlaku majú snímače tlaku MEMS obrovské výhody:

• Miniaturizácia:Veľkosť môže byť tak malá ako milimetrová alebo dokonca mikrometrová stupnica, čo uľahčuje ich integráciu.
• Hromadná výroba a nízke náklady:Vyrába sa súčasne v tisícoch na doštičkách, rovnako ako čipy, čím sa výrazne znižujú náklady na jeden senzor.
• Vysoká presnosť a vysoká spoľahlivosť:Žiadne pohyblivé časti, dlhá životnosť.
• Nízka spotreba energie:Zvlášť vhodné pre batériou{0}}napájané prenosné zariadenia.
• inteligencia:Obvody na úpravu signálu, mikroprocesory, snímače teploty atď. možno jednoducho integrovať do rovnakého čipu ako snímacia jednotka, čím sa vytvorí „systém-na{2}}čipe“ na dosiahnutie vlastnej-kompenzácie, vlastnej-kalibrácie a digitálneho výstupu.

Referenčný tlak je vákuum. Meria tlak vo vzťahu k dokonalému vákuu.

Použitie: Výškomery, meteorologické stanice, vákuové systémy.

Referenčný tlak je aktuálny atmosférický tlak. Meria tlak vo vzťahu k atmosférickému tlaku. Zvyčajne má v kryte vetrací otvor.

Aplikácie: Monitory krvného tlaku, barometre, riadenie priemyselných procesov (napr. tlak v potrubí).

Aplikácie: Meranie prietoku, monitorovanie upchatia filtra, meranie hladiny kvapaliny.

Populárne Tagy: snímač tlaku mems, dodávatelia snímačov tlaku mems v Číne