Sensor de pressió MEMS

Els sensors de pressió MEMS són el nucli absolut i la corrent principal de la tecnologia moderna de detecció de pressió. Representen una revolució en miniaturització, intel·ligència i baix cost.

 

MEMS, o sistemes micro-electro-mecànics, es refereixen a sistemes mecànics i electrònics en miniatura que es fabriquen a granel sobre hòsties de silici mitjançant processos de fabricació de circuits integrats (IC).

El nucli d'un sensor de pressió MEMS és un diafragma de silici a escala micromètrica{0}. La pressió que actua sobre aquest diafragma fa que es deformi. Aquesta deformació altera les característiques elèctriques dels elements sensors integrats i, mesurant aquests canvis elèctrics, es pot derivar el valor de pressió. Segons el principi de detecció, es divideixen principalment en els següents tipus:

• Principi: els elements piezoresistius es creen al diafragma de silici mitjançant un procés de dopatge i es connecten per formar un pont de Wheatstone. Quan el diafragma es deforma sota pressió, els valors de resistència canvien, fent que el pont emeti un senyal de tensió proporcional a la pressió.
• Característiques: tecnologia madura, estructura senzilla, senyal de sortida gran, baix cost. És el tipus de sensor de pressió MEMS més comú i econòmic. No obstant això, és sensible a la temperatura i requereix compensació de temperatura.

• Principi: el diafragma de silici actua com una placa de condensador, formant un condensador en miniatura amb una altra placa fixa. La pressió deforma el diafragma, canviant la distància entre les dues plaques, provocant així un canvi en la capacitat.
• Característiques: baix consum d'energia, alta sensibilitat, bones característiques de temperatura, forta resistència a la sobrecàrrega. S'utilitza sovint en camps de mesura de baixa-potència i baixa-pressió.

• Principi: la pressió canvia la tensió en el diafragma de silici, que altera la freqüència natural d'un feix de ressonància en miniatura fabricat sobre ell. La pressió es detecta mesurant el canvi de freqüència.
• Característiques: Precisió molt alta, bona estabilitat, sortida digital (freqüència). Tanmateix, l'estructura és complexa, el cost és elevat i s'utilitza principalment en camps-industrials i aeroespacials de gamma alta.

Els sensors de pressió MEMS es fabriquen sobre hòsties de silici mitjançant processos estàndard de semiconductors (com ara fotolitografia, gravat, difusió, deposició de pel·lícula-fina). El pas clau és formar la cavitat i el diafragma de pressió, normalment utilitzant tècniques de micromecanitzat a granel o micromecanitzat de superfície.

En comparació amb els sensors de pressió de diafragma mecànics o metàl·lics tradicionals, els sensors de pressió MEMS tenen avantatges aclaparadors:

• Miniaturització:La mida pot ser tan petita com l'escala mil·límetre o fins i tot micròmetre, cosa que facilita la seva integració.
• Producció en massa i baix cost:Es fabriquen simultàniament a milers en hòsties, igual que els xips, reduint dràsticament el cost per sensor.
• Alta precisió i alta fiabilitat:Sense peces mòbils, llarga vida a la fatiga.
• Baix consum d'energia:Particularment adequat per a dispositius portàtils que funcionen amb bateria-.
• Intel·ligència:Els circuits de condicionament del senyal, els microprocessadors, els sensors de temperatura, etc., es poden integrar fàcilment al mateix xip que la unitat de detecció, formant un "Sistema-en-xip" per aconseguir una auto-compensació, auto-calibració i sortida digital.

La pressió de referència és el buit. Mesura la pressió relativa a un buit perfecte.

Aplicacions: Altímetres, estacions meteorològiques, sistemes de buit.

La pressió de referència és la pressió atmosfèrica actual. Mesura la pressió relativa a la pressió atmosfèrica. Normalment té un forat de ventilació a la carcassa.

Aplicacions: monitors de pressió arterial, baròmetres, control de processos industrials (per exemple, pressió de canonades).

Aplicacions: mesura de cabal, control de l'obstrucció del filtre, mesura del nivell de líquid.

Etiquetes populars: sensor de pressió mems, proveïdors de sensors de pressió mems de la Xina