แกนตรวจจับความดัน

เซ็นเซอร์วัดแรงกด MEMS เป็นแกนหลักและเป็นกระแสหลักของเทคโนโลยีตรวจจับแรงกดสมัยใหม่ พวกเขาเป็นตัวแทนของการปฏิวัติในการย่อขนาด ความฉลาด และต้นทุนต่ำ

 

MEMS หรือระบบเครื่องกล-ไฟฟ้า-ขนาดเล็ก หมายถึงระบบเครื่องกลและอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ผลิตจำนวนมากบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโดยใช้กระบวนการผลิตวงจรรวม (IC)

แกนกลางของเซ็นเซอร์ความดัน MEMS คือไดอะแฟรมซิลิคอนขนาด-ไมโครมิเตอร์ แรงกดที่กระทำต่อไดอะแฟรมนี้ทำให้ไดอะแฟรมเสียรูป การเสียรูปนี้จะเปลี่ยนลักษณะทางไฟฟ้าขององค์ประกอบการตรวจจับแบบรวม และด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าเหล่านี้ ทำให้สามารถหาค่าความดันได้ ตามหลักการตรวจจับ ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• หลักการ: องค์ประกอบ Piezoresistive ถูกสร้างขึ้นบนไดอะแฟรมซิลิคอนผ่านกระบวนการเติมสารต้องห้ามและเชื่อมต่อกันเป็นสะพานวีตสโตน เมื่อไดอะแฟรมเปลี่ยนรูปภายใต้แรงดัน ค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไป ส่งผลให้บริดจ์ส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าออกมาเป็นสัดส่วนกับแรงดัน
• ลักษณะ: เทคโนโลยีผู้ใหญ่ โครงสร้างเรียบง่าย สัญญาณเอาท์พุตขนาดใหญ่ ต้นทุนต่ำ เป็นเซ็นเซอร์ความดัน MEMS ชนิดที่ใช้กันทั่วไปและประหยัดที่สุด อย่างไรก็ตาม มีความไวต่ออุณหภูมิและต้องมีการชดเชยอุณหภูมิ

• หลักการ: ไดอะแฟรมซิลิคอนทำหน้าที่เป็นแผ่นตัวเก็บประจุแผ่นเดียว ก่อตัวเป็นตัวเก็บประจุขนาดเล็กพร้อมกับแผ่นคงที่อีกแผ่นหนึ่ง ความดันทำให้ไดอะแฟรมเปลี่ยนรูป ทำให้ระยะห่างระหว่างแผ่นทั้งสองเปลี่ยน ส่งผลให้ความจุเปลี่ยนแปลง
• ลักษณะ: การใช้พลังงานต่ำ,ความไวสูง,ลักษณะอุณหภูมิที่ดี,ความต้านทานการโอเวอร์โหลดที่แข็งแกร่ง มักใช้ในช่องการวัดพลังงานต่ำ-และแรงดันต่ำ-

• หลักการ: ความดันจะเปลี่ยนความเค้นในไดอะแฟรมซิลิคอน ซึ่งจะเปลี่ยนความถี่ธรรมชาติของลำเรโซแนนซ์ขนาดเล็กที่ประดิษฐ์อยู่บนไดอะแฟรม รับรู้ความดันโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความถี่
• ลักษณะเฉพาะ: ความแม่นยำสูงมาก เสถียรภาพที่ดี เอาต์พุตดิจิตอล (ความถี่) อย่างไรก็ตาม โครงสร้างมีความซับซ้อน ต้นทุนสูง และส่วนใหญ่จะใช้ในสาขาอุตสาหกรรมและการบินและอวกาศระดับสูง

เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ผลิตขึ้นบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโดยใช้กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์มาตรฐาน (เช่น การพิมพ์หินด้วยแสง การแกะสลัก การแพร่กระจาย การสะสมของฟิล์มบาง-) ขั้นตอนสำคัญคือการสร้างโพรงและไดอะแฟรมแรงดัน โดยทั่วไปจะใช้เทคนิคการตัดเฉือนไมโครจำนวนมากหรือการตัดเฉือนไมโครบนพื้นผิว

เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ความดันไดอะแฟรมเชิงกลหรือโลหะแบบดั้งเดิม เซ็นเซอร์ความดัน MEMS มีข้อได้เปรียบอย่างท่วมท้น:

• การย่อขนาด:ขนาดอาจมีขนาดเล็กถึงขนาดมิลลิเมตรหรือไมโครเมตรก็ได้ ทำให้ง่ายต่อการรวมเข้าด้วยกัน
• การผลิตจำนวนมากและต้นทุนต่ำ:ผลิตพร้อมกันในจำนวนนับพันบนเวเฟอร์ เช่นเดียวกับชิป ซึ่งช่วยลดต้นทุนต่อเซ็นเซอร์ได้อย่างมาก
• ความแม่นยำสูงและความน่าเชื่อถือสูง:ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว อายุการใช้งานยาวนาน
• การใช้พลังงานต่ำ:เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์พกพาที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่-
• ปัญญา:วงจรปรับสภาพสัญญาณ ไมโครโปรเซสเซอร์ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ฯลฯ สามารถรวมเข้ากับชิปตัวเดียวกับหน่วยตรวจจับได้อย่างง่ายดาย โดยสร้าง "ระบบ-บน-ชิป" เพื่อให้เกิดการ-ชดเชยตนเอง การสอบเทียบ-ด้วยตนเอง และเอาต์พุตดิจิทัล

แรงดันอ้างอิงเป็นแบบสุญญากาศ วัดความดันโดยสัมพันธ์กับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ

การใช้งาน: เครื่องวัดระยะสูง สถานีตรวจอากาศ ระบบสุญญากาศ

ความดันอ้างอิงคือความดันบรรยากาศปัจจุบัน มันวัดความดันสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศ โดยทั่วไปจะมีรูระบายอากาศในตัวเครื่อง

การใช้งาน: เครื่องวัดความดันโลหิต บารอมิเตอร์ การควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรม (เช่น ความดันในท่อ)

การใช้งาน: การวัดการไหล การตรวจสอบการอุดตันของตัวกรอง การวัดระดับของเหลว

ป้ายกำกับยอดนิยม: แกนตรวจจับความดัน ซัพพลายเออร์แกนตรวจจับความดัน ประเทศจีน