Области применения датчиков

• промышленная техника для измерения и регулирования температуры, концентрации, массы, положения;

• робототехника (зрение и осязание роботов);

• машиностроение (автомобильное производства, авиастроение и т.д.);

• медицина (ранняя диагностика – томография, биохимический контроль и т.д);

• системы безопасности (контроль проникновения человека);

• астрономия (ИК, УФ - диапазоны);

• космонавтика (состояние земной поверхности - лесов, посевов, снежного покрова);

• пожарная безопасность;

• - прогноз аварий в металлургии, энергетике, трубо - и газопроводном транспорте);

• криминалистика (выявление поддельных документов, денег, картин);

• экология (контроль вредных выбросов, концентраций токсических газов);

• военная техника (обнаружение пусковых баллистических ракет, тепловые головки наведения, ночное видение, обнаружение минных полей, самолетов, кораблей, подлодок);

• бытовая техника (холодильники, стиральные машины, электропечи, автомобили).

Холодильник – контроль за наростом инея → фототранзистор или светоизлучающий диод (измеряется рассеянный свет.).

- влажность по “емкости”–полимерная пленка с Au слоем.

по “сопротивлению”– пористые оксиды.

по “частоте” – керамический вибратор.

биметаллическая пластина

- температура

терморезистор

- давление хладоагента → R → пвезорезистивный датчик на основе Si - кристалла.

Электропечь:

- температура → ИК-детектор (измеряется излучение поверхности).

- влажность → по “емкости” → полимерная пленка с Au слоем.

по “сопротивлению” → пористые оксиды мeталлов.

- уровень обжаренности → детектор излучения для распознавания цвета (излучение поверхности).

- степень готовности блюда → детектор излучения (изменение окраски), → датчик SnO₂ (концентрация окисляемых газов), → по величине диэлектрической проницаемости (конденсатор).

Автомобиль → ~ 40% рынка датчиков приходится на автомобилестроение. Это датчики температуры, ускорения, момента, расхода.

Материалы твердотельных сенсоров

Кремний – наиболее распространенный полупроводниковый материал для изготовления:

- датчиков температуры;

• фотодиодов, в том числе ближнего ИК и УФ - диапазонов;

• солнечных батарей;

• детекторов ядерного излучения;

• датчиков Холла;

• тензодатчиков.

Карбид кремния SiC используется как электролюминесцентный материал в видимой области.

Германий используется для изготовления:

- датчиков Холла;

• детекторов ядерного излучения;

• фотодетекторов для видимого и ближнего ИК- диапазона.

Металлы и их сплавы применяют для изготовления:

• резистивных датчиков (манганин, Ta₂N)

• датчиков влажности (Au пленка)

Полупроводниковые халькогениды металлов.

- A^II – B^IV – CdS – фотоприемники для видимой областей.

• ZnS – люминофорные покрытия.

- A^IV – B^VI PbS, PbSe, PbTe, Cd_xHg_1-xTe, Sn_xPb_1-xTe – ИК- датчики

- A^III – B^V – фотоприемники, солнечные батареи, люминофоры.

(GaAs, InSb, InP, InAs)

CuInS

CuInSe

Cu₂S – CdS

Твердые растворы замещения Ga_xIn_1-xAs,

InP_yAs_1-y - сверхрешетки

Оксиды металлов и их смеси:

ZnO, SnO₂, ZrO₂, TiO₂ – материалы для химических сенсоров,

Fe₂O₃, UO₃ – материалы для датчиков влажности,

Сверхпроводящие материалы - Nb₃Ge, Nb₃Ga, Nb₃Sn, Lu – Sr – Cu – O, Y – Ba – Cu – O (сверхчувствительные ИК – датчики).