Что такое бесконтактный тепловой датчик MEMS?

Что такое бесконтактный тепловой датчик MEMS?

MEMS (микроэлектромеханическая система) — это сверхкомпактная система, которая объединяет механические компоненты, датчики, исполнительные механизмы и электронные схемы на одной подложке и изготавливается с применением технологии микропроизводства полупроводников.

В то время как LSI интегрирует электронные схемы на плоской поверхности, MEMS интегрирует механические механизмы в дополнение к электронным схемам на пластине для формирования трехмерной формы или подвижной структуры пластины.

Бесконтактный термодатчик MEMS — это датчик температуры, основанный на технологии MEMS. Термобатарея получает лучистую тепловую энергию от измеряемого объекта, и температура поверхности объекта может быть измерена бесконтактным способом.

Применение бесконтактных термодатчиков MEMS

Поскольку бесконтактные тепловые датчики MEMS могут измерять температуру поверхности, не касаясь объекта, они используются для мониторинга аномальных температур в трансформаторах и распределительных щитах, обнаружения температур в энергосберегающих бытовых приборах, охранном оборудовании, таком как датчики движения, и скрининга людей, выделяющих тепло во время контроля входа в помещение.

Кроме того, бесконтактные тепловые датчики MEMS используют преимущества особенностей MEMS для достижения миниатюризации и низкого энергопотребления и могут использоваться в различных областях, таких как HEMS (система управления энергопотреблением дома), BEMS (система управления энергопотреблением здания) и FEMS (система управления энергопотреблением завода) для снижения энергопотребления и оптимального управления объектами.

Принцип работы бесконтактных термодатчиков MEMS

Типичные бесконтактные термодатчики MEMS состоят из кремниевой линзы, термобатареи и ИС для преобразования сигнала, установленных на небольшой подложке.

Дальние инфракрасные лучи, испускаемые объектом, фокусируются на термобатарею с помощью кремниевой линзы, а термобатарея генерирует термоэлектродвижущую силу, пропорциональную падающей энергии дальних инфракрасных лучей, используя эффект Зеебека.

Эффект Зеебека — это эффект, при котором между двумя концами материала генерируется электродвижущая сила, когда к обоим концам прикладывается разность температур.

Нагрев одной стороны вещества производит носители (электроны или дырки), в то время как более холодная сторона производит мало носителей. Это вызывает дисбаланс в плотности носителей, и носители текут со стороны горячего спая на сторону холодного спая, но миграция носителей в конечном итоге сходится.

После того, как носители текут на стороне горячего спая, они имеют противоположный заряд на стороне холодного спая, что приводит к разности потенциалов между горячим и холодным спаем. Эта разность потенциалов пропорциональна разности температур между горячим и холодным спаем, которая пропорциональна падающей энергии дальнего инфракрасного излучения.

Некоторые бесконтактные тепловые датчики MEMS выводят разность потенциалов, генерируемую элементом термобатареи, в виде битового значения путем аналого-цифрового преобразования, в то время как другие выводят битовое значение в виде данных о температуре путем дальнейшего дополнительного вычисления.