智能MEMS传感器拥有巨大的市场应用前景
众所周知,MEMS(微机电系统)传感器是一种新型传感器,它采用微电子加工和微机械加工技术。
该传感器以其体积小、功耗低、成本低、智能化等特点,为解决传统半导体TO封装中存在的大功率、大体积等问题提供了有力的解决方案。MEMS技术的应用,为气敏元件的集成提供了坚实的基础。
基于MEMS工艺的气敏元件正在成为未来气敏元件发展的主要方向之一,这一点业界已达成共识。
与物理传感器芯片不同,MEMS气敏传感器涉及化学、材料、自动化、精密仪器、电子、半导体、软件和算法等多个学科,且制造困难,工艺流程复杂。
当前市场上的MEMS气敏传感器一般以单晶硅材料为基底,MOS金属氧化物为气敏材料,当气敏材料与被测气体接触时,气体就会与其发生作用,引起电导率或电阻率的变化,产生含有气体成分和浓度的电信号,经信号处理电路处理后,气体成分和浓度就可以被识别出来。
应用最多的金属氧化物半导体是二氧化锡,其次是钛,锌等。
为了提高气敏传感器的灵敏度和选择性,常常需要在金属氧化物中添加催化剂,如铂、钯等贵金属或适当的金属氧化物。
微电子学技术成膜,MEMS金属氧化物半导体气敏传感器在硅基片上沉积金属氧化物敏感层,以敏感层下的电阻作加热,以二极管作温度测量元件,必要的信号电路和读出电路也可集成在同一硅芯片上。
微气敏传感器的特点是将加热电极、绝缘电极和测试电极层层叠叠起来,形成一个层状结构。
随着技术水平的不断提高,对小体积、低功耗、智能化和模块化气体传感器的需求日益增加,尤其是在物联网等泛在应用的推动下,MEMS传感器的应用空间日益广阔。
以MEMS工艺为基础的半导体敏感材料MOS气体传感器开始广泛应用于智能家电、智能家居、移动穿戴、物联网环境监测、楼宇控制和早期健康检查等领域的气体检测。
长期以来,气敏传感器一直是物联网发展的关键因素,供暖、通风和空调系统、空气净化器、智能车窗、汽车、医疗设备、大气环境监测、石化等各个行业都有气敏传感器的身影。
更多地说,MEMS和丝网印刷技术开启了气体传感器小型化的大门,使得这些微型气体传感器可以集成到消费电子产品中,例如智能手机和可穿戴设备。提高功能密度、提高精度将是未来MEMS系统发展的重要驱动力,给更多场景带来可感知的价值!