Quais são os outros sensores?
PM2.5 O sensor pode ser usado para detectar a concentração de material particulado no ar ao nosso redor, ou seja, tamanho do valor PM2 5. O princípio de funcionamento é desenvolvido de acordo com o princípio de dispersão de luz: partículas e moléculas dispersarão a luz sob a irradiação da luz e absorverão parte da energia da luz ao mesmo tempo. Quando uma luz monocromática paralela incide no campo de partícula a ser medido, ela é afetada pela dispersão e absorção ao redor da partícula, e a intensidade da luz atenua.
PM2. cinco
PM2. 5 também conhecidas como partículas finas, partículas finas, partículas finas. PM2. 5 refere-se a partículas com diâmetro aerodinâmico equivalente menor ou igual a 2,5 mícrons no ar ambiente. Pode ficar suspenso no ar por muito tempo. Quanto maior for a sua concentração no ar, mais grave será a poluição atmosférica. Embora o PM2 5 seja apenas um pequeno componente na atmosfera terrestre, tem um impacto importante na qualidade do ar e na visibilidade. Em comparação com partículas atmosféricas grosseiras, PM2 5 tamanho de partícula pequeno, grande área, forte atividade, fácil de transportar substâncias tóxicas e nocivas (como metais pesados, microorganismos, etc.), longo tempo de residência na atmosfera e longa distância de transporte, por isso é tem maior impacto na saúde humana e na qualidade ambiental atmosférica.
Concentração de massa
Sensor semicondutor
O transdutor semicondutor é um tipo de sensor feito de várias propriedades físicas, químicas e biológicas de materiais semicondutores. A maioria dos materiais semicondutores utilizados são silício e compostos de ⅲ - ⅴ e ⅱ - ⅵ elementos. Existem muitos tipos de sensores semicondutores . Ele usa quase 100 tipos de efeitos físicos e características dos materiais. Possui uma variedade de funções sensoriais semelhantes aos olhos, ouvidos, nariz, língua, pele humanos e assim por diante.
Introdução
O sensor semicondutor é um novo tipo de dispositivo semicondutor . Ele pode realizar a conversão mútua entre quantidades físicas como eletricidade, luz, temperatura, som, deslocamento e pressão, e é fácil de realizar integração e multifuncionalidade. É mais adequado aos requisitos do computador, por isso é amplamente utilizado em sistemas de detecção automática. Como a maioria das grandezas reais medidas são quantidades não elétricas, o principal trabalho do sensor é converter sinais não elétricos em sinais elétricos.
Edição e transmissão de vantagens
O modelo de utilidade tem as vantagens de alta sensibilidade, resposta rápida, pequeno volume, peso leve, fácil integração e inteligência, e pode integrar detecção e conversão.
area de aplicação
Os principais campos de aplicação dos sensores semicondutores são automação industrial, telemetria, robôs industriais, eletrodomésticos, monitoramento de poluição ambiental, assistência médica, engenharia farmacêutica e bioengenharia.
Classificação de sensores semicondutores
De acordo com as informações de entrada, os sensores semicondutores são divididos em sensores semicondutores sensíveis à física, sensíveis à química e sensíveis à biologia. Sensíveis físicos, dispositivos que convertem grandezas físicas em sinais elétricos, são divididos em fotossensíveis, térmicos, sensíveis à força, sensíveis magnéticos e outros tipos de acordo com os objetos sensíveis, que possuem funções semelhantes à visão, audição e tato humanos. Este tipo de dispositivo baseia-se principalmente no processo de ação eletrônica. Seu mecanismo é relativamente simples e sua aplicação é mais comum. A chave sem contato do sensor semicondutor é amplamente utilizada. Combinados com microprocessador, podem formar controle remoto, controle óptico, controle de voz, robô industrial e dispositivo de automação completo. A Figura 1 lista os efeitos físicos comuns.
Classe quimicamente sensível
Dispositivos que convertem quantidades químicas em sinais elétricos podem ser divididos em tipos sensíveis a gases, umidade, íons, etc. de acordo com objetos sensíveis, e possuem funções semelhantes ao cheiro e paladar humanos. Este tipo de dispositivo é baseado principalmente no processo de interação iônica. Seu mecanismo é complexo e difícil de desenvolver, mas possui amplas perspectivas de aplicação. Os efeitos químicos comumente usados incluem reação redox, reação fotoquímica, reação de troca iônica, reação catalítica e reação eletroquímica (concentração de eletrólito sólido/reação de bateria de diluição), etc.
Classe biossensível
Dispositivos que convertem biomassa em sinais elétricos geralmente usam seleção de membrana, reação bioquímica enzimática e reação imunológica para atingir o objetivo de detecção medindo a quantidade de produtos de reação ou consumo. O material funcional sensível usado nos biossensores é a proteína, e as moléculas de proteína só podem reagir com substâncias específicas. Os efeitos biológicos comumente utilizados incluem reação antígeno-anticorpo, reação de oxidação sob a ação de enzimas, função respiratória de tecidos e células vivas microbianas, etc.
Variedades representativas de sensores semicondutores
Sensor semicondutor
Um sensor feito com a característica de que as propriedades dos semicondutores são facilmente afetadas por condições externas.
De acordo com os objetos detectados, os sensores semicondutores podem ser divididos em sensores físicos (os objetos detectados são luz, temperatura, magnetismo, pressão, umidade, etc.), sensores químicos (os objetos detectados são moléculas de gás, íons, moléculas orgânicas, etc.) e biossensores (objetos detectados são substâncias bioquímicas).
O sensor óptico é um sensor feito de acordo com o princípio de interação da luz e do semicondutor. Ao dopar impurezas em semicondutores, novos níveis de energia podem ser criados no band gap, e a absorção de luz pode ser movida artificialmente para a faixa de onda longa.
Existem muitos tipos de sensores ópticos semicondutores , que podem detectar luz através de efeito fotocondutor, efeito fotoelétrico e fotocorrente, como fotorresistente, fotodiodo, triodo fotoelétrico, fotocélula, etc. como dispositivos de detecção de infravermelho próximo com alta sensibilidade e velocidade de resposta rápida, dispositivos sensíveis apenas em uma faixa de comprimento de onda específica, dispositivos com dispositivos emissores e receptores de luz no mesmo substrato, dispositivos que podem realizar detecção de luz e amplificação de corrente, dispositivos que combinam filme fotocondutor e elementos de cristal líquido, dispositivos de carga acoplada, etc.
Sensor de temperatura
Geralmente, a concentração de portadores aumenta e a resistência diminui com o aumento da temperatura. Usando este efeito, termistores podem ser feitos. Como a concentração de portadores semicondutores está relacionada à temperatura, haverá um efeito Seebeck significativo. Quando há uma diferença de temperatura em ambas as extremidades do semicondutor tipo p, a concentração de furos na extremidade quente é grande, de modo que o furo se difunde para a extremidade fria e gera um campo de carga espacial positivo nesta extremidade. Esta tensão (tensão Seebeck US) é de cerca de 150 μ V/K。 Para semicondutores do tipo n, os portadores na Fig. 2 são elétrons e a junção fria é negativa. Portanto, os EUA usando pares de semicondutores tipo p e tipo n podem atingir 300 μ V / K, contra nós (40) de metal μ V / k) é uma ordem de grandeza maior.
Os sensores de temperatura semicondutores são divididos em dois tipos: tipo de contato e tipo sem contato. O tipo de contato é dividido em termistor e tipo de junção PN.
Com a mudança de temperatura, a resistência dos dispositivos sensores de temperatura semicondutores mudará bastante. Este dispositivo é denominado termistor. O termistor comumente usado é o termistor cerâmico, que é dividido em termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC), termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC) e resistência à temperatura crítica (CTR). Termistor geralmente se refere ao termistor NTC .
O sensor de temperatura da junção PN é um sensor de temperatura feito da dependência das características do diodo semicondutor e do triodo da temperatura. O sensor de temperatura sem contato pode detectar a energia da onda eletromagnética emitida pelo objeto medido. O sensor pode ser um material semicondutor que converte diretamente a energia radioativa em energia elétrica, ou pode primeiro converter a energia radioativa em energia térmica para aumentar a temperatura e, em seguida, converter a mudança de temperatura em um sinal elétrico para detecção. Isso pode ser usado para medir a temperatura em um ponto. Se a distribuição de temperatura for medida, ela precisará ser digitalizada. Quando a temperatura do objeto é baixa e só pode emitir infravermelho, seu infravermelho deve ser detectado.
Sensores magnéticos semicondutores têm sido amplamente utilizados no campo da eletrônica devido ao seu pequeno tamanho, peso leve, alta sensibilidade, alta confiabilidade e longa vida útil. Além disso, o efeito magnético também pode ser usado para fazer sensores de comprimento e peso, sensores de inclinação de alta resolução (0,01 graus) e medir fluxo de líquido.
Sensor de pressão
Quando o semicondutor está sob pressão, a largura do gap muda, resultando na mudança na concentração e mobilidade da portadora. A mudança de resistência causada por isso é duas ordens de grandeza maior do que aquela causada pela redução da área da seção transversal do fio metálico sob pressão. Portanto, o sensor de pressão semicondutor possui alta sensibilidade. A combinação de semicondutor tipo p e semicondutor tipo n também pode formar um sensor de pressão com maior sensibilidade. O sensor de pressão semicondutor de difusão é feito por tecnologia de circuito integrado, o que pode melhorar o desempenho e a precisão da medição. Por exemplo, processar o cristal único de silício para fazer o diafragma de pressão e, em seguida, fazer o manômetro por difusão de processo plano em sua superfície. Por estarem no mesmo wafer de silício, eles podem reduzir o atraso e melhorar a precisão.
Comparado com os métodos antigos de medição de pressão de pulso e pressão arterial, o uso de sensor de pressão semicondutor para medir a pressão de várias partes dos organismos tem as vantagens de alta precisão, pequeno volume, medição no estado natural dos organismos e segurança (pequena corrente).
sensor de umidade
Quando moléculas de gás ou moléculas de água são adsorvidas na superfície ou interface do semicondutor, a banda de energia da superfície ou interface do semicondutor muda. A mudança na resistência do semicondutor pode ser usada para detectar gás ou umidade. O sensor de umidade semicondutor possui características de pequeno volume e peso leve. Sensores de umidade cerâmicos práticos incluem o sistema zno-cr2o3 e o sistema tio2-v2o5. O sensor de umidade cerâmico Zno-cr2o3 é usado em ar condicionado interno. Pode controlar com precisão a umidade. Combinado com microcomputador, pode desumidificar automaticamente e economizar energia elétrica. O sensor de umidade cerâmica Tio2-v2o5 tem boa resistência ao calor e pode medir umidade ambiente acima de 60 ℃. Também pode ser utilizado para medição de umidade na presença de vapor orgânico em fábricas farmacêuticas e de fibras sintéticas.
Sensor de gás
O gás é detectado usando a característica de que a resistência ou função de trabalho muda quando o semicondutor está em contato com o gás. Os sensores de gás são divididos em tipo de resistência e tipo sem resistência.
O tipo de resistência é preparado a partir de SnO2, ZnO e outros materiais de óxido metálico na forma de peças sinterizadas porosas, filmes espessos, filmes finos, etc. Dependendo se a interação entre o semicondutor e o gás ocorre na superfície ou no corpo, pode ser dividido em tipo de controle de superfície e tipo de controle de volume. Sensores resistivos controlados por superfície incluem sensores SnO2, sensores ZnO, sensores feitos de outros óxidos metálicos (WO3, V2O5, CDO, Cr2O3, etc.) e sensores feitos de materiais semicondutores orgânicos. O sensor resistivo controlado em massa inclui sensor Fe2O3, sensor ABO3 e sensor para controle de combustão. Esses sensores podem detectar gases redutores como metano, propano, hidrogênio e monóxido de carbono, gases oxidantes como oxigênio e dióxido de nitrogênio, aminas e vapor d'água com forte capacidade de adsorção.
O sensor de gás não resistivo utiliza a mudança de função de trabalho causada pela adsorção e reação de gás para detectar gás. Ele pode ser dividido em sensor de diodo de junção semicondutor de metal (usando a mudança das características de retificação do diodo ao adsorver gás na interface entre metal e semicondutor), sensor de diodo MOS (usando estrutura MOS para detectar gás através do desvio das características CV) e MOS FET sensor (detectando gás através da mudança da tensão limite do MOS FET).
O sensor de gás semicondutor tem alta sensibilidade e pode ser usado para alarme à prova de explosão de gás combustível e monitores de gases tóxicos, como CO e H2S. Através do estudo de estabilidade, alguns sensores podem ser utilizados para monitoramento quantitativo da concentração de gases. Sensores de gás semicondutores são amplamente utilizados na prevenção de desastres, proteção ambiental, economia de energia, gerenciamento de engenharia, controle automático e assim por diante.
Sensor de íons
O sensor de íons semicondutores é pequeno e pode ser inserido diretamente no organismo para medição contínua para monitorar a condição do paciente a qualquer momento.
A resistência da superfície semicondutora varia com o campo elétrico perpendicular à superfície. O transistor de efeito de campo de porta isolada (IGFET) feito deste efeito de campo pode ser usado como um sensor químico. Ao medir íons, é chamado de transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET). A superfície da camada isolante da porta do ISFET responde apenas a íons específicos e forma uma camada sensível a íons. A mudança no potencial da interface é detectada pela mudança na corrente de dreno do FET. A miniaturização do ISFET não apresenta o problema de resistência excessiva do eletrodo seletivo de íons e sua impedância de saída é muito pequena. Devido à estabilidade da dupla camada elétrica da interface, a alteração do potencial da interface pode ser detectada mesmo quando a concentração é muito baixa, por isso possui alta sensibilidade. ISFET pode ser usado para medir cátions como H +, Na +, K +, Ca + +, Ag +, NH +, ânions como F -, Cl -, Br -, I -, CN -, etc. também ser transformado em ISFET composto (ou seja, o mesmo ISFET pode medir vários íons diferentes) e eletrodo de referência tipo FET (reffet).
Biossensor
Substâncias bioquímicas complexas podem ser detectadas alterando a membrana sensível do ISFET ou usando outras estruturas. O sensor é usado em tratamento médico, alimentos, medicamentos, proteção ambiental e assim por diante. Por exemplo, no exame clínico químico, o método de utilização de enzima fixa como eletrodo para analisar glicose, amilase, metformina, éster de etileno propileno, uréia e ácido úrico no sangue é rápido e simples. Os biossensores estão se desenvolvendo no sentido de detectar substâncias biológicas mais complexas, substâncias imunológicas, células e microorganismos.
Usando tecnologia integrada, o sensor semicondutor e o circuito de processamento de informações são integrados no mesmo chip, o que pode aumentar a função do sensor. Além disso, dispositivos sensores semicondutores com funções compostas que podem detectar objetos diferentes também podem ser fabricados no mesmo substrato. Surgiram sensores integrados monolíticos e sensores integrados híbridos. A combinação de sensores e microprocessadores pode criar dispositivos inteligentes com função de compensação automática e função de julgamento preditivo.
O sensor semicondutor tem as vantagens de alta sensibilidade, boa confiabilidade, multifuncionalidade, miniaturização e inteligência, mas tem as desvantagens de multisensibilidade, baixa seletividade e não pode ser usado em estado limite (como alta temperatura). Tendo em vista as deficiências dos sensores semicondutores cristalinos, sensores semicondutores amorfos estão sendo estudados.
Sensor FBelec incluindo: sensor de posição, sensor de temperatura, sensor de temperatura, sensor de proximidade, acelerômetro, sensor IR (sensor infravermelho), sensor de pressão, sensor de luz, sensor ultrassônico, sensor de fumaça, sensores sem fio, sensores de visão
