Beth yw Synhwyrydd Pwysedd MEMS?
MEMS yw'r talfyriad o Systemau Micro Electro Mecanyddol, hynny yw, systemau microelectromecanyddol. Mae technoleg MEMS yn cael ei hystyried yn un o'r technolegau chwyldroadol uchel yn yr 21ain ganrif a gellir ei holrhain yn ôl i'r 1950au.
Mae technoleg Systemau Microelectromecanyddol (MEMS) yn cyfeirio at dechnoleg dylunio, gweithgynhyrchu, mesur a rheoli deunyddiau micron / nanomedr.
Mae synhwyrydd pwysau MEMS yn synhwyrydd pwysau a weithgynhyrchir gan y broses weithgynhyrchu sy'n cyfuno technoleg microelectroneg a thechnoleg microbeiriannu (gan gynnwys microbeiriannu swmp silicon, micro-beiriannu wyneb silicon, bondio a thechnolegau eraill). Mae synhwyrydd pwysau MEMS yn dangos perfformiad rhagorol mewn gwahanol agweddau megis maint, cywirdeb, a chyflymder ymateb.
Dosbarthiad Synwyryddion Pwysedd MEMS
Yn seiliedig ar wahanol egwyddorion gweithio, gellir rhannu synwyryddion pwysau MEMS sy'n seiliedig ar ddeunyddiau silicon yn dri chategori: math piezoresistive silicon, math capacitive silicon a math cyseiniant silicon.
Synwyryddion Pwysau Piezoresitive Silicon
Mae'r effaith piezoresistive yn cyfeirio at y ffenomen pan fydd deunydd lled-ddargludyddion yn destun straen, mae'n achosi newidiadau yn y band ynni, symudiad ynni'r cymoedd, ac felly'n newid gwrthedd y gwrthiant lled-ddargludyddion.
Mae'r synhwyrydd pwysau piezoresistive yn synhwyrydd pwysau a ddyluniwyd trwy ddefnyddio'r effaith piezoresistive. Mae'n cynnwys maint bach, sensitifrwydd uchel ac ymateb cyflym. Fodd bynnag, mae ei broses weithgynhyrchu yn gymhleth ac mae tymheredd a dirgryniad yn effeithio'n hawdd arno, ac felly mae angen iawndal tymheredd.
Synwyryddion Pwysau Silicon Capacitive
Mae'r synhwyrydd pwysau silicon capacitive yn fath o synhwyrydd pwysau sy'n defnyddio deunyddiau silicon fel elfennau synhwyro ac yn trosi'r newidiadau yn y maint a fesurir yn newidiadau mewn cynhwysedd.
Yn gyffredinol, mae'n defnyddio ffilm fetel gron neu ffilm blatiau metel fel un electrod o'r cynhwysydd. Pan fydd y ffilm yn anffurfio o dan ddylanwad pwysau, mae'r cynhwysedd a ffurfiwyd rhwng y ffilm a'r electrod sefydlog yn newid. Trwy'r gylched fesur, gellir allbwn signal trydanol sydd â pherthynas benodol â'r foltedd.
Mae manteision y math hwn o synhwyrydd yn cynnwys sensitifrwydd uchel, sefydlogrwydd da, ac ystod linellol eang. Fodd bynnag, mae ei anfanteision yn gost gymharol uchel ac yn cael eu heffeithio'n hawdd gan dymheredd a lleithder.
Synwyryddion Pwysau Cyseiniant Silicon
Mae'r synhwyrydd pwysedd soniarus silicon yn fath o synhwyrydd pwysau sydd, yn seiliedig ar yr egwyddor bod y newid yn y pwysau allanol ar y deunydd silicon yn achosi'r newid yn amlder soniarus y resonator, yn trosi'r newid yn y pwysedd mesuredig i'r newid yn yr amledd soniarus.
Mae'r synhwyrydd pwysedd soniarus silicon yn cynnwys cywirdeb uchel, cydraniad uchel, gallu gwrth-ymyrraeth uchel, yn addas ar gyfer trosglwyddo pellter hir, ac yn gallu cael ei gysylltu'n uniongyrchol â dyfeisiau digidol. Fodd bynnag, mae ganddo gylchred cynhyrchu hir, cost uchel, ac mae'r amlder allbwn a'r maint mesuredig yn aml mewn perthynas aflinol.
Egwyddor Weithredol Synwyryddion Pwysau Piezoresistive
Mae elfen sensitif synhwyrydd pwysau piezoresistive MEMS yn cynnwys sglodyn sensitif a swbstrad ategol. Mae paramedrau nodweddiadol cychwynnol yr elfen sensitif yn cadarnhau dangosyddion paramedr allweddol lluosog y synhwyrydd a dyma graidd y synhwyrydd.
Mae'r sglodion sensitif pwysedd piezoresistive silicon - yn sglodion sensitif lle mae'r elfen sensitif a'r elfen drawsnewid yn cael eu hintegreiddio ar yr un swbstrad silicon grisial sengl -. Yr elfen sensitif ar gyfer synhwyro pwysau yw diaffram planar silicon elastig gydag ymyl wedi'i selio a'i osod. Mae'r deunydd silicon ar gefn y diaffram yn cael ei dynnu i ffurfio ceudod siâp pedwaronglog - pyramid - gwrthdro. Mae'r diafframau elastig silicon gyda gwahanol drwch yn pennu gwahanol ystodau mesur pwysau, sensitifrwydd, a galluoedd gorlwytho.
Er mwyn gwneud y gorau o gryfder y waliau ochr ategol o amgylch y diaffram, ynysu'r straen pecynnu anhyblyg, a pherfformiad inswleiddio trydanol y swbstrad sglodion, dylid lamineiddio swbstrad silicon y sglodion ar swbstrad gwydr trwchus gyda nodweddion ehangu thermol cyfatebol. Ar ôl lamineiddio, gellir defnyddio'r sglodion gyda'r ceudod sy'n cyfathrebu â'r pwysedd atmosfferig amgylchynol ar gyfer mesur pwysedd mesur, tra gellir defnyddio'r sglodion gyda'r ceudod sydd wedi'u hynysu o'r gwasgedd atmosfferig amgylchynol ar gyfer mesur pwysedd absoliwt.
Mae'r gwrthyddion piezoresistive silicon gwasgaredig sy'n trosi'r pwysau mesuredig synhwyro yn signalau trydanol wedi'u lleoli ar haen wyneb uchaf y diaffram gwastad. Y dyluniad confensiynol yw gosod y gwrthyddion piezoresistive ger ymyl neu ganol y diaffram gwastad. Pan fydd y diaffram gwastad yn anffurfio o dan weithrediad y pwysedd mesuredig, o dan y rhagosodiad o wyriad bach o'r diaffram (mae'r gwyriad mwyaf yng nghanol y diaffram yn llawer llai na 500 microstraen), trwy ddefnyddio'r newid mewn gwrthedd piezoresistive, signal trydanol sy'n newid yn llinol gyda gwyriad y diaffram, hynny yw, y newid mewn pwysedd, sef y newid yn yr allbwn, gyda'r allbwn.
Er mwyn gwneud y gorau o berfformiad mesur y sglodion sensitif, trefnir y pedwar gwrthydd sensitif piezoresistive ar yr awyren i ffurfio pont Wheatstone. Pan fydd y pwysedd mesuredig yn cael ei gymhwyso, mae gwrthiant un pâr o freichiau cyferbyn yn cynyddu, tra bod gwrthiant y pâr arall o freichiau cyferbyn yn lleihau, gan wneud allbwn foltedd anghytbwys y bont Wheatstone yn newid yn llinol gyda'r pwysau mesuredig.
Cymhwyso Synwyryddion Pwysedd Piezoresistive
Defnyddir synwyryddion pwysau piezoresistive MEMS yn eang mewn amrywiol ddiwydiannau a meysydd, megis awyrofod, mordwyo, diwydiant petrocemegol, gweithgynhyrchu mecanyddol ac awtomeiddio, cadwraeth dŵr ac ynni dŵr, nwyon diwydiannol, peirianneg fiofeddygol, meteoroleg, daeareg, mesur daeargryn ac ati.