4. MEMS磁場傳感器。這些傳感器檢測和測量磁場,并在位置感應(yīng),電流檢測,速度檢測,車輛檢測,太空探索等方面得到應(yīng)用。
5. 磁通門傳感器。磁通門傳感器用于測量直流或低頻交流磁場。這些發(fā)現(xiàn)有許多應(yīng)用,例如空間研究,地球物理,礦物勘探,自動化和工業(yè)過程控制?;贛EMS的磁通門傳感器在功耗,體積和性能方面均優(yōu)于其他磁通門傳感器。
?、NEMS
納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)是一類類似于MEMS的設(shè)備,但屬于納米級。這些是MEMS器件之后的下一個小型化步驟。納米諧振器和納米加速度計是NEMS的示例。
通常,NEMS依賴于碳基材料,包括金剛石,碳納米管和石墨烯。他們最有前途的應(yīng)用之一是生物學(xué)和納米技術(shù)的結(jié)合。納米諧振器將在無線通信技術(shù)中找到應(yīng)用,而納米電機(jī)則可用于生物芯片或傳感器的納米流體泵中。
三、傳感器的材料
確切的傳感器材料取決于其類型和應(yīng)用。例如,數(shù)字,模擬,接近和圖像傳感器都具有自己的材料,結(jié)構(gòu),制造技術(shù)和包裝。大多數(shù)制造商通常采用最新的傳感器(如MEMS)的材料和制造技術(shù)。電子產(chǎn)品中使用的材料主要起著兩個作用——發(fā)揮主動或被動的作用。
被動材料:
被動材料用于提供機(jī)械結(jié)構(gòu)或電氣連接。這些材料中的某些材料(如硅和砷化鎵)也可以用作有源和無源材料。
活性物質(zhì):
活性物質(zhì)對于微電子,光敏,壓電,磁阻和化學(xué)電阻膜的傳感過程至關(guān)重要。薄膜或厚膜形式的微傳感器材料在傳感系統(tǒng)中起著積極的作用。這些設(shè)備使用化學(xué)氣相沉積(CVD)或低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)以及特殊技術(shù)(例如電化學(xué)沉積)制造。
硅:
元素硅在自然界中不存在,但存在于氧化物和硅酸鹽等化合物中。硅是豐富的,相對便宜的,并且具有許多可用于傳感器應(yīng)用的物理特性。可以在硅襯底上沉積具有所需特性的材料層。單晶硅是使用最廣泛的半導(dǎo)體材料。
多晶硅:
可以通過用氧化物真空沉積到氧化的硅晶片上來形成多晶層。多晶硅結(jié)構(gòu)可以通過離子注入或其他技術(shù)摻雜硼或其他元素,以達(dá)到所需的導(dǎo)電性。電阻的溫度系數(shù)可以通過選擇性摻雜在正負(fù)范圍內(nèi)變化。多晶硅電阻具有長期穩(wěn)定性。
其他半導(dǎo)體:
有各種各樣的化合物半導(dǎo)體可用于制備具有獨(dú)特性能的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。砷化鎵(GaAs)和銻化銦(InSb)廣泛用于電子組件中。
砷化鎵用于諸如紅外發(fā)光二極管,激光二極管,微波單片集成電路(IC)和太陽能電池之類的設(shè)備中。它也用于測量特定物體溫度的光纖溫度傳感器。
研究表明,砷化鎵的某些電子性能優(yōu)于硅。砷化鎵晶體管的工作頻率高于250GHz.由于砷化鎵的優(yōu)越性能,它們被廣泛用于移動電話,衛(wèi)星通信和雷達(dá)系統(tǒng)中。高靈敏度的GaAs壓電傳感器也用于生物檢測。
InSb.它對諸如霍爾效應(yīng)傳感器和磁阻之類的磁傳感設(shè)備很有用。InSb磁阻器在汽車應(yīng)用中用作位置傳感器。InSb材料也用于紅外成像。
塑料制品:
塑料廣泛用于電子和電氣組件。由于塑料是絕緣體,因此它們可用于需要絕緣性能的各種應(yīng)用中。聚合物還用作輻射探測器和化學(xué)傳感器。
金屬:
設(shè)計傳感器時要考慮金屬的物理特性和機(jī)械加工。
銅具有出色的熱和電性能,但是很難加工。在某些情況下,可以使用鋁作為替代。金屬用于磁傳感器。金,銀,鉑,銠和鈀等貴金屬廣泛用于汽車,RFID標(biāo)簽,手機(jī)和PC的傳感器設(shè)備中。
陶瓷:
陶瓷廣泛用于傳感器制造。這些具有共同的特性,包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,重量輕,熱穩(wěn)定性,電絕緣性以及與其他材料結(jié)合的能力。它們不與氧氣反應(yīng),因此不會產(chǎn)生氧化物。許多制造商將陶瓷用作傳感器基板。
四、傳感器制造
微傳感器技術(shù)使用了常規(guī)硅平面IC技術(shù)中遵循的基本制造步驟以及一些其他步驟。目前,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)是微傳感器中最常用的技術(shù)。微傳感器是使用商業(yè)CMOS IC工藝和隨后的批量微加工技術(shù)設(shè)計和制造的,確切具體的步驟因傳感器而異。
封裝形式:
必須保護(hù)芯片不受大氣影響。光刻膠或氮化硅材料通常用于覆蓋傳感區(qū)域。LPCVD或CVD工藝用于沉積氮化硅層,該氮化硅層可作為防水層。
下一步是IC封裝。這包括將IC密封在塑料樹脂或金屬外殼中。此過程可保護(hù)硅器件免受周圍環(huán)境的影響,在某些使用大氣傳輸測量量的MEMS器件中,可能并不總是需要此過程。
沉積:
一些傳感器,特別是MEMS器件,需要沉積薄膜和厚膜材料,以為傳感表面提供所需的特性。例如,對熱輻射的敏感性是通過用鎳鉻合金涂層來實(shí)現(xiàn)的??梢允褂霉饪毯蜐穹ɑ瘜W(xué)蝕刻工藝對膜進(jìn)行局部蝕刻。也可以使用干法物理蝕刻和激光加工。
五、傳感器的未來展望