Survetundlik südamik

MEMS-rõhuandurid on kaasaegse rõhuanduri tehnoloogia absoluutne tuum ja peavool. Need kujutavad endast revolutsiooni miniaturiseerimises, intelligentsuses ja madalates kuludes.

 

MEMS ehk Micro{0}}Electro-Mechanical Systems viitab miniatuursetele mehaanilistele ja elektroonilistele süsteemidele, mida toodetakse hulgi räniplaatidel, kasutades integraallülituse (IC) tootmisprotsesse.

MEMS-rõhuanduri südamik on mikromeetri{0}}skaala ränimembraan. Sellele diafragmale mõjuv rõhk põhjustab selle deformatsiooni. See deformatsioon muudab integreeritud sensorelementide elektrilisi omadusi ja neid elektrilisi muutusi mõõtes saab tuletada rõhu väärtuse. Tundmispõhimõtte alusel jagunevad need peamiselt järgmisteks tüüpideks:

• Põhimõte: Piesoresistiivsed elemendid luuakse räni diafragmale dopinguprotsessi kaudu ja ühendatakse Wheatstone'i silla moodustamiseks. Kui membraan deformeerub rõhu all, muutuvad takistuse väärtused, mistõttu sild väljastab rõhuga võrdelise pingesignaali.
• Omadused: küps tehnoloogia, lihtne struktuur, suur väljundsignaal, madal hind. See on kõige levinum ja ökonoomsem MEMS-rõhuanduri tüüp. Kuid see on temperatuuritundlik ja nõuab temperatuuri kompenseerimist.

• Põhimõte: Räni membraan toimib ühe kondensaatoriplaadina, moodustades teise fikseeritud plaadiga miniatuurse kondensaatori. Rõhk deformeerib membraani, muutes kahe plaadi vahelist kaugust, põhjustades seeläbi mahtuvuse muutumise.
• Omadused: madal energiatarve, kõrge tundlikkus, head temperatuuriomadused, tugev ülekoormuskindlus. Kasutatakse sageli väikese-võimsuse ja madala rõhu{2}}mõõtmise väljadel.

• Põhimõte: rõhk muudab räni membraani pinget, mis muudab sellel valmistatud miniatuurse resonantskiire loomulikku sagedust. Rõhku tajutakse sageduse muutuse mõõtmise teel.
• Omadused: Väga kõrge täpsus, hea stabiilsus, digitaalne väljund (sagedus). Kuid struktuur on keeruline, hind on kõrge ja seda kasutatakse peamiselt kõrgekvaliteedilistes-tööstuses ja kosmosetööstuses.

MEMS-rõhuandureid toodetakse räniplaatidel, kasutades standardseid pooljuhtprotsesse (nt fotolitograafia, söövitus, difusioon, õhukese{0}kile sadestamine). Võtmeetapp on õõnsuse ja survediafragma moodustamine, kasutades tavaliselt mass-mikrotöötluse või pinna mikrotöötluse tehnikaid.

Võrreldes traditsiooniliste mehaaniliste või metallist membraani rõhuanduritega on MEMS-i rõhuanduritel ülekaalukad eelised:

• Miniaturiseerimine:Suurus võib olla kuni millimeetri või isegi mikromeetri skaala, mis muudab nende integreerimise lihtsaks.
• Masstootmine ja madalad kulud:Toodetakse samaaegselt tuhandetes vahvlitel, nagu kiipe, vähendades drastiliselt ühe anduri hinda.
• Kõrge täpsus ja kõrge töökindlus:Pole liikuvaid osi, pikk tööiga.
• Madal energiatarve:Sobib eriti hästi akutoitel{0}}kantavatele seadmetele.
• Intelligentsus:Signaali konditsioneerimisahelaid, mikroprotsessoreid, temperatuuriandureid jne saab hõlpsasti integreerida anduriga samale kiibile, moodustades süsteemi-on-kiibi, et saavutada enese-kompensatsioon, isekalibreerimine ja digitaalne väljund.

Võrdlusrõhk on vaakum. See mõõdab rõhku täiusliku vaakumi suhtes.

Kasutusalad: kõrgusmõõturid, ilmajaamad, vaakumsüsteemid.

Võrdlusrõhk on praegune atmosfäärirõhk. See mõõdab rõhku võrreldes atmosfäärirõhuga. Tavaliselt on korpuses õhutusava.

Kasutusalad: vererõhumõõturid, baromeetrid, tööstusprotsesside juhtimine (nt torujuhtme rõhk).

Kasutusalad: vooluhulga mõõtmine, filtri ummistumise jälgimine, vedeliku taseme mõõtmine.

Kuum tags: rõhutundliku südamiku tarnijad, Hiina rõhuanduri südamiku tarnijad