미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 압력 센서는 다양한 산업에서 널리 사용됩니다., 자동차 포함, 항공 우주 및 의료, 높은 정확도와 작은 크기로 인해 현대 엔지니어링을위한 중요한 장치가되었습니다.. 최근 몇 년 동안, 압력 센서는 설계에서 크게 발전했습니다, 제조 및 포장 기술, 그리고 그들의 성능은 크게 향상되었습니다. 이 논문에서는, 미세 차압 센서의 최신 트렌드에 대해 논의 할 것입니다. (MDP), 공진 압력 센서 (RPS), 통합 감지 칩, 및 소형 압력 센서.
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이해를 시작합시다!
1.MEMS 압력 센서의 기본 원리
MEMS 압력 센서는 압전성을 기반으로 작동합니다, 용량 성, 압전 또는 공명 원리. 예를 들어, 압전적 인 센서는 Wheatstone Bridge를 통한 압력을 측정하고 감도가 높습니다.. 하지만, 고온 드리프트와 같은 요인은 정확도에 영향을 미칩니다, 이는 그들의 발전을 제한하는 도전이되었습니다. 용량 성 센서는 저전력 소비와 우수한 온도 안정성을 특징으로합니다., 그러나 기생 효과는 정확도에 영향을 미칩니다.
2. 미세 차압 센서 (MDP)
MDP는 의료 장비에 널리 사용됩니다, 소방 아울렛 압력 모니터링, 등. 작은 압력 범위에서 고정밀 측정에 특히 적합합니다.. 최근 몇 년 동안, MDPS는 전통적인 평평한 막 구조에서보다 복잡한 "빔-막-이스랜드"설계로 진화하여 감도를 향상시키고 비선형 성을 줄였습니다..
수치 1 평평한 멤브레인에서 빔 메드형 섬으로의 MDPS 설계의 진화를 보여줍니다., 감도가 크게 증가하고보다 최적화 된 응력 집중력으로.
이 구조는의 민감도를 달성합니다 11.098 범위의 μV/V/PA 0-500 아빠, 이는 C 형 및 평면 막 구조에 비해 크게 개선되었습니다.. 후속 최적화에는 크로스 빔 설계 및 중공 섬 구조가 포함됩니다..
3. MDPS 제조 기술
MDP 제조에는 고정밀 에칭 프로세스가 필요합니다, 깊은 반응성 이온 에칭을 포함합니다 (삼) 붕소 도핑 공정, piezoresistors를 형성합니다. 정지 층을 에칭하는 것은 다이어프램의 두께를 제어하는 데 중요하며 높은 감도를 유지하는 데 도움이됩니다..
- 수치 2 MDP 제조의 주요 단계를 보여줍니다, 필름 균일성에 대한 에칭 정확도의 중요성을 강조합니다.
- 신호 증폭 회로의 통합은 감도를 더욱 향상시킵니다, 일부 디자인이 달성되었습니다 44.9 MV/V/KPA.
4.공진 압력 센서 (RPS)
공진 압력 센서는 높은 정확도와 안정성으로 인해 항공 우주 및 기상 모니터링과 같은 고급 필드에서 널리 사용됩니다.. 이 센서는 압력에 따른 공진 빔 주파수 변화의 특성을 측정하여 압력 측정을 실현합니다..
수치 3 높은 감도 주파수 측정에서 공진 빔의 중요한 역할을 보여줍니다..
석영과 같은 재료를 사용하여 온도 안정성을 더욱 향상시킬 수 있습니다., 고급 포장 기술은 장기적인 신뢰성을 보장합니다.
5.통합 MEMS 센서 칩
다기능 소형 장치의 필요성을 충족합니다, 연구원들은 통합 압력으로 칩을 개발했습니다, 온도, 진동 감지, 스마트 폰에 중요한 응용 프로그램이 있습니다, 자동차 시스템, 산업 모니터링.
수치 4 통합 칩 설계를 보여줍니다, 소형 폼 팩터 및 다중 매개 변수 측정 기능을 강조합니다.
센서 배열은 응력 간섭을 줄이기 위해 최적화되었습니다, 다층 결합 기술은 밀봉 성능과 내구성을 향상시키는 데 사용됩니다..
6.주요 도전과 미래 발전
MEMS 압력 센서는 여전히 동적 응답 기능의 과제에 직면 해 있습니다., 온도 보상, 및 특정 응용 프로그램 시나리오에 대한 소형화. 그래 핀 및 나노와 같은 새로운 재료의 도입을 통해, 기존 기술 병목 현상을 더욱 뚫을 것으로 예상됩니다..
수치 5 MEMS 센서를위한 재료 통합 및 포장 혁신의 새로운 발전을 요약합니다..
향후 연구는 감도와 빈도의 분리에 중점을 두어야합니다., 비선형 성의 감소, 그리고 새로운 세대 센서의 적용을위한 기초를 마련하기위한 동적 성능 향상.
결론
MEMS 압력 센서는 멀티 산업 응용 프로그램의 핵심 기술 중 하나가되었습니다., 지속적인 디자인 혁신을 통해 그들의 성능이 포괄적으로 향상되었습니다., 제조 및 통합 기술. 이 백서는 미세 차압 센서의 최신 진행을 강조합니다., 공진 압력 센서 및 통합 감지 칩. 기술의 추가 최적화와 함께, MEMS 센서는 인텔리전스 분야에서 더 중요한 역할과 높은 정밀도로 작용합니다..
위의 소개는 압력 센서 기술의 적용 표면 만 긁는 것만. 다양한 제품에 사용되는 다양한 유형의 센서 요소를 계속 탐색 할 것입니다., 그들이 어떻게 일하는지, 그리고 그들의 장점과 단점. 여기에서 논의 된 내용에 대한 자세한 내용을 원한다면, 이 안내서의 뒷부분에서 관련 콘텐츠를 확인할 수 있습니다.. 시간이 걸리면, 이 가이드의 세부 사항을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오. 공기 압력 센서 제품 PDF 데이터.
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참조
[1] 엑스. 그들은 et al., “고성능 MEMS 압력 센서의 발전: 설계, 제작, 그리고 포장,” 마이크로 시스템 & 나노 엔지니어링, vol. 9, 아니요. 156, pp. 1-34, 12 월. 2023, https://doi.org/10.1038/S41378-023-00620-1
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