Slėgio jutimo šerdis

MEMS slėgio jutikliai yra absoliuti šiuolaikinės slėgio jutimo technologijos šerdis ir pagrindinė srovė. Jie reprezentuoja miniatiūrizavimo, intelektualumo ir mažų sąnaudų revoliuciją.

 

MEMS arba Micro{0}}Electro-Mechanical Systems – tai miniatiūrinės mechaninės ir elektroninės sistemos, kurios masiškai gaminamos ant silicio plokštelių naudojant integrinių grandynų (IC) gamybos procesus.

MEMS slėgio jutiklio šerdis yra mikrometro{0}}skalės silicio diafragma. Slėgis, veikiantis šią diafragmą, sukelia jos deformaciją. Ši deformacija pakeičia integruotų jutimo elementų elektrines charakteristikas, o išmatavus šiuos elektrinius pokyčius galima nustatyti slėgio vertę. Remiantis jutimo principu, jie daugiausia skirstomi į šiuos tipus:

• Principas: Pjezorezistiniai elementai sukuriami ant silicio diafragmos dopingo būdu ir sujungiami taip, kad susidarytų Wheatstone tiltas. Kai diafragma deformuojasi veikiant slėgiui, varžos reikšmės pasikeičia, todėl tiltas išveda įtampos signalą, proporcingą slėgiui.
• Charakteristikos: brandi technologija, paprasta struktūra, didelis išvesties signalas, maža kaina. Tai labiausiai paplitęs ir ekonomiškiausias MEMS slėgio jutiklio tipas. Tačiau jis yra jautrus temperatūrai ir reikalauja temperatūros kompensavimo.

• Principas: Silicio diafragma veikia kaip viena kondensatoriaus plokštė, sudaranti miniatiūrinį kondensatorių su kita fiksuota plokšte. Slėgis deformuoja diafragmą, pakeisdamas atstumą tarp dviejų plokščių ir taip pakeisdamas talpą.
• Charakteristikos: Mažas energijos suvartojimas, didelis jautrumas, geros temperatūros charakteristikos, didelis atsparumas perkrovai. Dažnai naudojamas mažos-galios ir žemo{2} slėgio matavimo laukuose.

• Principas: Slėgis keičia įtempį silicio diafragmoje, o tai keičia natūralų ant jos pagaminto miniatiūrinio rezonansinio pluošto dažnį. Slėgis jaučiamas matuojant dažnio pokytį.
• Charakteristikos: Labai didelis tikslumas, geras stabilumas, skaitmeninė išvestis (dažnis). Tačiau struktūra sudėtinga, kaina didelė ir daugiausia naudojama aukščiausios klasės-pramonės ir kosmoso srityse.

MEMS slėgio jutikliai gaminami ant silicio plokštelių naudojant standartinius puslaidininkinius procesus (pvz., fotolitografiją, ėsdinimą, difuziją, plonasluoksnį nusodinimą). Pagrindinis žingsnis yra ertmės ir slėgio diafragmos formavimas, paprastai naudojant masinio mikroapdirbimo arba paviršiaus mikroapdirbimo metodus.

Palyginti su tradiciniais mechaniniais arba metaliniais membraniniais slėgio jutikliais, MEMS slėgio jutikliai turi didžiulių pranašumų:

• Miniatiūrizavimas:Dydis gali būti iki milimetro ar net mikrometro skalės, todėl juos lengva integruoti.
• Masinė gamyba ir žema kaina:Vienu metu gaminama tūkstančiais plokštelių, kaip ir lustai, drastiškai sumažinant vieno jutiklio kainą.
• Didelis tikslumas ir didelis patikimumas:Nėra judančių dalių, ilgas tarnavimo laikas.
• Mažas energijos suvartojimas:Ypač tinka{0}}baterija maitinamiems nešiojamiesiems įrenginiams.
• Intelektas:Signalo kondicionavimo grandinės, mikroprocesoriai, temperatūros jutikliai ir kt. gali būti lengvai integruoti į tą patį lustą, kaip ir jutimo blokas, suformuojant „sistemą-į-lustą“, kad būtų pasiekta savaiminė-kompensacija, savaiminis-kalibravimas ir skaitmeninė išvestis.

Etaloninis slėgis yra vakuumas. Jis matuoja slėgį, palyginti su tobulu vakuumu.

Taikymas: Aukščiamačiai, meteorologinės stotys, vakuuminės sistemos.

Etaloninis slėgis yra dabartinis atmosferos slėgis. Jis matuoja slėgį, palyginti su atmosferos slėgiu. Paprastai korpuse yra ventiliacijos anga.

Taikymas: kraujospūdžio matuokliai, barometrai, pramoninių procesų valdymas (pvz., vamzdyno slėgis).

Taikymas: srauto matavimas, filtrų užsikimšimo stebėjimas, skysčio lygio matavimas.

Populiarus Žymos: slėgio jutimo šerdis, Kinijos slėgio jutimo šerdies tiekėjai