Что такое другие датчики?
PM2.5 Этот датчик может использоваться для определения концентрации частиц в окружающем нас воздухе, то есть размера значения PM2.5. Принцип его работы основан на принципе рассеяния света: частицы и молекулы рассеивают свет под воздействием света, поглощая часть энергии света. Когда параллельный монохромный свет падает на поле частицы, которое должно быть измерено, на него влияет рассеяние и поглощение вокруг частицы, а интенсивность света уменьшается.
PM2.5
PM2.5 также называют мелкими частицами, мелкими частицами, мелкими частицами. PM2.5 - частицы с аэродинамическим эквивалентом диаметром менее 2,5 мкм или менее в атмосферном воздухе. Он может долго находиться в воздухе. Чем выше его концентрация в воздухе, тем больше загрязнение воздуха. Хотя PM2.5 является небольшим компонентом атмосферы Земли, он оказывает значительное влияние на качество воздуха и видимость. По сравнению с атмосферными твердыми частицами, PM2.5 частицы имеют небольшой размер, большую площадь, высокую активность, подвержены переносу токсичных и вредных веществ (например, тяжелых металлов, микроорганизмов и т. Д.), длительное пребывание в атмосфере, длительное расстояние транспортировки, оказывают большее влияние на здоровье человека и качество атмосферной среды.
Концентрация массы.
Полупроводниковые датчики
Полупроводниковый преобразователь - это датчик, изготовленный из различных физических, химических и биологических свойств полупроводникового материала. Большинство используемых полупроводниковых материалов являются кремниевыми и ⅲ - ⅴ А ⅱ - ⅵ Элементы. Существует множество типов полупроводниковых датчиков. Он использует почти 100 физических эффектов и свойств материала. Он имеет множество сенсорных функций, похожих на человеческие глаза, уши, нос, язык, кожу и так далее.
Презентация
Полупроводниковый датчик - это новый тип полупроводникового устройства. Он обеспечивает взаимные преобразования между физическими величинами, такими как электричество, свет, температура, звук, смещение и давление, и легко интегрируется и многофункциональна. Он лучше подходит для компьютерных требований и поэтому широко используется в системах автоматического обнаружения. Поскольку фактические измерения в основном неэлектрически, основная задача датчика - преобразовать неэлектрические сигналы в электрические.
Преимущества редактирования и вещания
Эта практическая модель имеет преимущества высокой чувствительности, быстрой реакции, небольшого размера, легкого веса, простоты интеграции и интеллекта, интегрированного обнаружения и преобразования.
Область применения
Основными областями применения полупроводниковых датчиков являются промышленная автоматизация, телеметрия, промышленная робототехника, бытовая техника, мониторинг загрязнения окружающей среды, здравоохранение, фармацевтическая инженерия и биоинженерия.
Классификация полупроводниковых датчиков
Согласно входной информации, полупроводниковые датчики делятся на физически чувствительные, химически чувствительные и биологически чувствительные полупроводниковые датчики. Физическая чувствительность, оборудование, преобразующее физические количества в электрические сигналы, в зависимости от чувствительных объектов, разделенных на светочувствительные, термочувствительные, силовые, магнитные и другие типы, с функциями, похожими на человеческое зрение, слух и осязание. Это устройство в основном основано на процессе электронных движений. Его механизм относительно прост, применение более распространено. Бесконтактные переключатели полупроводниковых датчиков широко используются. В сочетании с микропроцессорами можно сформировать дистанционное управление, оптическое управление, голосовое управление, промышленные роботы и полностью автоматизированные устройства. На рисунке 1 показаны общие физические эффекты.
Химически чувствительные
Устройства, преобразующие химические количества в электрические сигналы, можно разделить на чувствительные к газам, влажности, ионам и другим типам в зависимости от чувствительных объектов и имеют функции, аналогичные человеческому обонянию и вкусу. Это устройство в основном основано на процессе ионного взаимодействия. Его механизм сложный, разработка затруднена, но имеет широкие перспективы применения. Часто используемые химические эффекты включают окислительно - восстановительные реакции, фотохимические реакции, ионообменные реакции, каталитические и электрохимические реакции (концентрация твердых электролитов / реакция разбавленных батарей).
Биочувствительные
Оборудование, преобразующее биомассу в электрические сигналы, обычно использует мембранный отбор, ферментную биохимическую реакцию и иммунный ответ для достижения цели обнаружения путем измерения количества продуктов реакции или потребления. Чувствительным функциональным материалом, используемым в биодатчиках, являются белки, молекулы которых реагируют только с определенным веществом. Часто используемые биологические эффекты включают антигенные антитела, окислительные реакции под действием ферментов, живые ткани микроорганизмов и дыхательную функцию клеток.
Типичные разновидности полупроводниковых датчиков
Полупроводниковый датчик
Датчик, изготовленный из свойств полупроводниковых свойств, подверженных воздействию внешних условий.
В зависимости от объекта обнаружения, полупроводниковые датчики можно разделить на физические датчики (объект обнаружения - свет, температура, магнетизм, давление, влажность и т. Д.), химические датчики (цель обнаружения - молекулы газа, ионы, органические молекулы и т. Д.) и биологические датчики (объект обнаружения - биохимическое вещество).
Оптические датчики - это датчики, основанные на принципе взаимодействия света и полупроводника. Добавляя примеси в полупроводники, можно создавать новые уровни энергии в полосе и искусственно переносить поглощение света в длинноволновой диапазон.
Существует много видов полупроводниковых оптических датчиков, которые могут обнаруживать свет с помощью фотопроводящих эффектов, фотоэлектрических эффектов и оптических токов, таких как фоторезист, фотодиод, фототриод, фотоэлемент и т. Д. Изменяя структуру, можно также изготовить оптические датчики с новыми функциями, такими как высокочувствительные и быстро реагирующие устройства ближнего инфракрасного обнаружения, Устройства, чувствительные только в определенном диапазоне длин волн, устройства со светоизлучающими устройствами и оптическими приемниками на одной и той же базовой плате, устройства, способные обнаруживать свет и усиливать ток, устройства, сочетающие фотоэлектрические и жидкокристаллические компоненты, ПЗС и т.д.
Датчик температуры
Как правило, концентрация носителей увеличивается с повышением температуры, а сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Используя этот эффект, можно создать терморезисторы. Поскольку концентрация носителей в полупроводниках связана с температурой, существует значительный эффект Зейбека. Когда на обоих концах полупроводника p - типа существует разность температур, концентрация дырок на тепловом конце больше, поэтому дырка распространяется на холодный конец и создает положительное поле пространственного заряда на этом конце. Это напряжение (напряжение Себека US) составляет около 150 мкВ / К Для полупроводников n - типа носители на рисунке 2 являются электронами, а холодные переходы отрицательными. Таким образом, US, использующий полупроводниковые пары p - и n - типа, может достигать 300 мкВ / К, в то время как US (40 мкВ / К) металла на порядок больше.
Полупроводниковые датчики температуры делятся на два типа: контактные и бесконтактные. Контактные типы делятся на терморезисторы и PN - узлы.
По мере изменения температуры сопротивление полупроводниковых датчиков температуры сильно меняется. Это устройство называется термистором. Типичными термисторами являются керамические термисторы, которые делятся на термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) и сопротивление критической температуры (CTR). Терморезистор обычно относится к термистору NTC.
Датчик температуры PN - перехода - это датчик температуры, изготовленный из характеристик полупроводниковых диодов и триода, связанных с температурой. Бесконтактные датчики температуры могут обнаруживать энергию электромагнитных волн, излучаемых измеренным объектом. Датчик может быть полупроводниковым материалом, который преобразует радиоактивную энергию непосредственно в электрическую энергию, или преобразует радиоактивную энергию в тепловую энергию для повышения температуры, а затем преобразует изменения температуры в электрические сигналы для обнаружения. Это может быть использовано для измерения температуры в определенной точке. Если измеряется распределение температуры, его необходимо сканировать. Когда объект имеет низкую температуру и излучает только инфракрасный свет, его инфракрасный диапазон должен быть обнаружен.
Полупроводниковые магнитные датчики с их небольшим размером, легким весом, высокой чувствительностью, высокой надежностью, длительным сроком службы и другими преимуществами широко используются в области электроники. Кроме того, магнитный эффект может быть использован для изготовления датчиков длины и веса, датчиков наклона с высоким разрешением (0,01 градуса) и измерения потока жидкости.
Датчик давления
Когда полупроводник находится под давлением, ширина полосы изменяется, что приводит к изменению концентрации носителей и скорости миграции. В результате изменения сопротивления на два порядка больше, чем изменения сопротивления, вызванные уменьшением площади поперечного сечения металлической линии под давлением. Поэтому полупроводниковые датчики давления обладают высокой чувствительностью. Комбинация полупроводников p - типа и n - типа также может быть изготовлена из датчиков давления с более высокой чувствительностью. Диффузионные полупроводниковые датчики давления используют технологию интегральных схем для повышения производительности и точности измерений. Например, кремниевый монокристалл перерабатывается в мембрану под давлением, а затем диффузия на его поверхности через плоский процесс превращается в манометр. Поскольку они находятся на одном и том же кремниевом пластине, они могут уменьшить задержку и повысить точность.
По сравнению с древними методами измерения пульсации и артериального давления, использование полупроводниковых датчиков давления для измерения давления в различных частях организма имеет преимущества высокой точности, небольшого размера, измерения и безопасности (малый ток) в естественном состоянии организма.
Датчик влажности
Когда молекулы газа или воды адсорбируются на поверхности или интерфейсе полупроводника, энергетические полосы поверхности или интерфейса полупроводника изменяются. Изменения полупроводникового сопротивления могут быть использованы для обнаружения газа или влажности. Полупроводниковый датчик влажности имеет характеристики небольшого размера и легкого веса. Практические керамические датчики влажности включают системы zno - cr2o3 и tio2 - v2o5. Керамический датчик влажности Zno - cr2o3 используется для кондиционирования воздуха в помещениях. Это позволяет точно контролировать влажность. Керамический датчик влажности Tio2 - v2o5 обладает хорошей термостойкостью и может измерять влажность окружающей среды выше 60°C. Он также может использоваться для измерения влажности в случае наличия органического пара на фармацевтических и синтетических фабриках.
Газовый датчик
Газ обнаруживается с помощью свойств, изменяющих сопротивление или функцию работы при контакте полупроводника с газом. Газовые датчики делятся на резистивные и нерезистивные.
Сопротивление изготавливается из оксидных металлов, таких как SNO2, ZnO, в виде пористого спекания, толстой пленки, пленки и т. Д. В зависимости от того, происходит ли взаимодействие полупроводника с газом на поверхности или в организме, его можно разделить на тип управления поверхностью и тип управления объемом. В состав датчиков сопротивления поверхностного управления входят датчики SNO2, ZNO, датчики, изготовленные из других оксидов металлов (WO3, V2O5, CDO, Cr2O3 и т.д.), и датчики, изготовленные из органических полупроводниковых материалов. Датчики сопротивления тела включают датчики Fe2O3, ABO3 и датчики для управления горением. Этот датчик может обнаруживать восстановительные газы, такие как метан, пропан, водород и окись углерода, окисляющие газы, такие как кислород и диоксид азота, амины и водяные пары с высокой адсорбционной способностью.
Нерезистивные газовые датчики используют изменения функции работы, вызванные адсорбцией и реакцией газа для обнаружения газа. Можно разделить на металло - полупроводниковые переходные диодные датчики (изменение характеристик выпрямления диода при адсорбции газа на границе между металлом и полупроводником), MOS - диодные датчики (обнаружение газа с помощью структуры MOS через дрейф характеристик C - V) и MOS - FET - датчики (обнаружение газа с помощью изменения электрического напряжения порогового значения MOS FET).
Полупроводниковые газовые датчики имеют высокую чувствительность и могут использоваться для предупреждения взрывоопасности горючих газов и для мониторинга токсичных газов, таких как CO и H2S. Благодаря исследованиям стабильности некоторые датчики могут использоваться для количественного мониторинга концентрации газов. Полупроводниковые газовые датчики широко используются в таких областях, как предотвращение стихийных бедствий, охрана окружающей среды, энергосбережение, инженерное управление и автоматизированное управление.
Ионный датчик
Полупроводниковые ионные датчики малы по размеру и могут быть вставлены непосредственно в организм для проведения непрерывных измерений и мониторинга состояния пациента в любое время.
Сопротивление поверхности полупроводника изменяется в зависимости от электрического поля, перпендикулярного поверхности. Полевые транзисторы с изоляционной решеткой (IGFET), изготовленные из этого полевого эффекта, могут использоваться в качестве химических датчиков. При измерении ионов он называется ионно - чувствительным полевым транзистором (ISFET). Поверхность сеточного изоляционного слоя ISFET реагирует только на определенные ионы и образует ионосферный слой. Изменения в потенциале интерфейса обнаруживаются с помощью изменения тока утечки FET. Миниатюризация ISFET не имеет проблемы с слишком большим сопротивлением ионного селективного электрода, его выходное сопротивление невелико. Благодаря стабильности биэлектрического слоя интерфейса изменения электрического потенциала интерфейса могут быть обнаружены даже при низких концентрациях и, следовательно, имеют высокую чувствительность. ISFET может использоваться для измерения катионов, таких как H +, NA +, K +, Ca + +, AG +, NH +, анионов, таких как F -, Cl -, Br -, I -, CN - и т. Д. Он также может быть изготовлен из композитного ISFET (то есть один и тот же ISFET может измерять несколько различных ионов) и эталонного электрода типа FET (reffet).
Биологические датчики
Сложные биохимические вещества могут быть обнаружены путем изменения чувствительных пленок ISFET или использования других структур. Этот датчик применяется в таких областях, как медицина, пищевые продукты, медицина, охрана окружающей среды и т.д. Например, в клинических химических исследованиях метод анализа глюкозы, амилазы, диметилгуанидина, этиленакрилата, мочевины и мочевой кислоты в крови с использованием стационарных ферментов в качестве электродов является быстрым и простым. Биосенсоры движутся в направлении обнаружения более сложных биологически значимых веществ, иммунных веществ, клеток и микроорганизмов.
Использование интегральных технологий для интеграции полупроводниковых датчиков и схем обработки информации на одном чипе может увеличить функциональность датчика. Кроме того, на одной и той же базовой плате могут быть изготовлены полупроводниковые датчики с композитными функциями для обнаружения различных объектов. Появились монолитные интегрированные датчики и гибридные интегрированные датчики. Сочетание датчиков и микропроцессоров позволяет интеллектуальным устройствам иметь функцию автоматической компенсации и функции прогнозирования.
Полупроводниковые датчики имеют преимущества высокой чувствительности, хорошей надежности, многофункциональности, миниатюризации и интеллекта, но есть недостатки высокой чувствительности, плохой селективности и невозможности использования в экстремальных состояниях (например, при высоких температурах). Учитывая недостатки кристаллических полупроводниковых датчиков, изучаются аморфные полупроводниковые датчики.
Датчики Fbelec включают: датчики положения, датчики температуры, датчики температуры, датчики приближения, акселерометры, инфракрасные датчики (инфракрасные датчики), датчики давления, оптические датчики, ультразвуковые датчики, датчики дыма, беспроводные датчики, датчики зрения
![EE - SJ3 - D [Проникновение в световую канавку датчика 3.4MM]](https://www.fbelec.com/website/ru/upfiles/Semiconductor-sensors-factory.jpg "EE - SJ3 - D [Проникновение в световую канавку датчика 3.4MM]"){kind=small}
