Trykfølende kerne

MEMS tryksensorer er den absolutte kerne og mainstream af moderne trykfølende teknologi. De repræsenterer en revolution inden for miniaturisering, intelligens og lave omkostninger.

 

MEMS, eller Micro-Electro-Mechanical Systems, refererer til mekaniske og elektroniske miniaturesystemer, der fremstilles i bulk på siliciumwafers ved hjælp af integrerede kredsløb (IC) fremstillingsprocesser.

Kernen i en MEMS-tryksensor er en mikrometer-skala siliciummembran. Tryk, der virker på denne membran, får den til at deformeres. Denne deformation ændrer de elektriske egenskaber for integrerede følerelementer, og ved at måle disse elektriske ændringer kan trykværdien udledes. Baseret på sanseprincippet er de hovedsageligt opdelt i følgende typer:

• Princip: Piezoresistive elementer skabes på siliciummembranen via en dopingproces og forbindes for at danne en Wheatstone-bro. Når membranen deformeres under tryk, ændres modstandsværdierne, hvilket får broen til at udsende et spændingssignal, der er proportionalt med trykket.
• Karakteristika: Moden teknologi, enkel struktur, stort udgangssignal, lave omkostninger. Det er den mest almindelige og økonomiske type MEMS tryksensor. Den er dog følsom over for temperatur og kræver temperaturkompensation.

• Princip: Siliciummembranen fungerer som en kondensatorplade, der danner en miniaturekondensator med en anden fast plade. Tryk deformerer membranen, ændrer afstanden mellem de to plader og forårsager derved en ændring i kapacitansen.
• Karakteristika: Lavt strømforbrug, høj følsomhed, gode temperaturegenskaber, stærk overbelastningsmodstand. Bruges ofte i felter til måling af lav-effekt og lav-tryk.

• Princip: Tryk ændrer spændingen i siliciummembranen, hvilket ændrer den naturlige frekvens af en miniature resonansstråle fremstillet på den. Tryk registreres ved at måle frekvensændringen.
• Egenskaber: Meget høj nøjagtighed, god stabilitet, digital udgang (frekvens). Strukturen er dog kompleks, omkostningerne er høje, og den bruges hovedsageligt i avancerede industri- og rumfartsområder.

MEMS-tryksensorer fremstilles på siliciumwafers ved hjælp af standardhalvlederprocesser (såsom fotolitografi, ætsning, diffusion, tynd-filmaflejring). Nøgletrinet er at danne hulrummet og trykmembranen, typisk ved hjælp af bulkmikrobearbejdning eller overflademikrobearbejdningsteknikker.

Sammenlignet med traditionelle mekaniske eller metalmembrantryksensorer har MEMS tryksensorer overvældende fordele:

• Miniaturisering:Størrelsen kan være så lille som millimeter eller endda mikrometer skala, hvilket gør dem nemme at integrere.
• Masseproduktion og lave omkostninger:Fremstillet samtidigt i tusindvis på wafers, ligesom chips, hvilket drastisk reducerer prisen pr. sensor.
• Høj nøjagtighed og høj pålidelighed:Ingen bevægelige dele, lang udmattelseslevetid.
• Lavt strømforbrug:Særligt velegnet til batteri-drevne bærbare enheder.
• Intelligens:Signalbehandlingskredsløb, mikroprocessorer, temperatursensorer osv. kan nemt integreres på den samme chip som sensorenheden og danner et "System-on-Chip" for at opnå selv-kompensation, selv-kalibrering og digitalt output.

Referencetrykket er et vakuum. Den måler tryk i forhold til et perfekt vakuum.

Anvendelser: Højdemålere, vejrstationer, vakuumsystemer.

Referencetrykket er det aktuelle atmosfæriske tryk. Den måler tryk i forhold til atmosfærisk tryk. Har typisk et udluftningshul i huset.

Anvendelser: Blodtryksmålere, barometre, industriel proceskontrol (f.eks. rørledningstryk).

Anvendelser: Flowmåling, overvågning af filtertilstopning, måling af væskeniveau.

Populære tags: trykfølende kerne, Kina trykfølende kerne leverandører