- •Датчики и микро-эвм
- •Технология изготовления датчиков
- •Основные виды технологии изготовления объемных и пленочных датчиков, совместимых с микроэлектроникой
- •Современные кремниевые технологии
- •Тонкопленочные элементы интегральных схем
- •Толстопленочная технология интегральных схем
- •Датчики в промышленной технике измерений и робототехнике
- •Датчики в автомобиле и в бытовых приборах
- •Электропечь
- •Посудомоечная машина
- •Стиральный автомат
- •Электропечь
- •Стиральный автомат
- •Холодильные и морозильные камеры
- •Датчики температуры из платины и никеля
- •Термопары
- •Кремниевые датчики температуры
- •Интегральные датчики температуры
- •Температурный контроллер
- •Терморезисторы с отрицательным ткс
- •Терморезисторы с положительным ткс
- •Датчик уровня на основе терморезистора с положительным ткс
- •Измерение разности температур и калибровка датчиков
- •Датчики на основе тензометров
- •Кремниевые датчикидавления
- •Электронный барометр
- •Зависимость давления воздуха от высоты
- •Высотомер
- •Датчики расхода и скорости
- •Терморезисторный анемометр
- •Датчик расхода
- •Датчик направления
- •Термокондуктометрические ячейки
- •Теплопроводность некоторых газов при 0°с и 100°с
- •Топливная и термохимическая (каталитическая) ячейки
- •Анализатор выхлопных газов
- •Полупроводниковые датчики
- •Датчики природного газа и алкоголя
- •Конденсационный гигрометр на основе хлорида лития
- •Емкостные датчики влажности
- •Измерительные схемы и калибровка датчиков влажности
- •Датчики магнитного поля
- •Магниторезистивные датчики
- •Датчики Холла
- •Датчики Виганда
- •Оптические датчики
- •Фотодиоды
- •Фоторезисторы
- •Тепловые приемники излучения
- •Оптические датчики положения
- •Датчики изображения на основе приборов с зарядовой связью
- •Оптические датчики шероховатости
- •Датчики ик-излучения
- •Волоконно-оптические датчики
Технология изготовления датчиков
Технология изготовления датчиков чаще всего определяется известными способами изготовления полупроводниковых интегральных схем.
Общее представление об этих способах изготовления с их достоинствами и недостатками дает табл. 6.1.
Таблица 6.1.
Основные виды технологии изготовления объемных и пленочных датчиков, совместимых с микроэлектроникой
|
№ |
Параметры |
Технологии | ||
|
Кремниевая |
Тонкопленочая |
Толстопленочная | ||
|
|
Входные величины |
Удлинение (тензодатчики) Температура Магнитное поле Свет ИК-излучение Состав и концентрация газа |
Удлинение (тензодатчики) Температура Магнитное поле Свет ИК-излучение Емкость Состав и концентрация газа |
Удлинение (тензодатчии) Температура Магнитное поле Емкость
|
|
|
Воспроизводимость (однородность продукции) |
Низкая — средняя |
Высокая (при использовании лазерной доводки – очень высокая) |
Средняя – низкая (при использовании лазерной доводки – высокая) |
|
|
Стабильность |
Высокая |
Очень высокая |
Высокая |
|
|
Температурный диапазон |
До 150°С (ограничен кремнием) |
Может быть очень большим (например, у датчиков температуры: от -50°С до +600°С) |
Примерно до 400°С |
|
|
Возможность миниатюризации |
Очень хорошая |
Хорошая |
Средняя |
|
|
Возможность встраивания |
На одном кристалле (монолитно) в виде ИС |
На одной подложке (гибридная технология) |
На одной подложке (гибридная технология) |
|
|
Рентабельный объем производства |
Выше 100 000 шт./год |
1000…100 000 (1 000 000) шт./год |
100…10000 шт./год |
|
|
Капитальные затраты на разработку и производство |
Более 1 млн. $ |
Более 500 тыс. $ |
Около 100 тыс. $ |
|
|
Затраты на один датчик при массовом производстве |
Очень низкие |
Низкие |
Низкие |
|
|
То же при мелкосерийном производстве |
Очень высокие |
Высокие |
Низкие |
|
|
Затраты на исследования и разработку |
Высокие: требуются НИОКР (научный персонал) |
Очень высокие: требуются НИОКР (научный персонал) |
Средние: в общем случае необходимы только ОКР |
|
|
Возможность вариаций в ходе разработки (гибкость) |
Низкая |
Высокая |
Низкая |
Возможные области применения датчиков чрезвычайно разнообразны, можно выделить лишь отдельные сферы:
промышленная техника измерения и регулирования;
робототехника;
автомобилестроение;
бытовая техника;
медицинская техника.
Применимость того или иного датчика в этих сферах определяется прежде всего отношением цена/эффективность. При промышленном применении определяющим фактором является погрешность, которая при регулировании процессов должна составлять 1…2%, а для задач контроля — 2…3%. Благодаря внедрению новых технологий изготовления (высоковакуумное напыление, распыление, химическое осаждение из газовой фазы, фотолитография и т.д.) и новых материалов непрерывно расширяются сферы применения датчиков, недоступные ранее из-за их высокой цены.