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未來傳感器的重要應用方向
從應用領域來看,工業、汽車電子、通信電子、消費電子四部分是傳感器的市場。國內工業和汽車電子產品領域的傳感器占比約42%左右,而發展的是汽車電子和通信電子應用市場。
智能汽車和無人駕駛是驅動MEMS傳感器發展的重要動力。在智能汽車時代,將會使用大量的MEMS運動傳感器實現主動技術:語音將成為人與智能汽車的重要交互方式,MEMS麥克風將迎來發展新機遇。自動駕駛技術的興起,進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。汽車行業占據整個MEMS市場份額超過30%,2015年全球汽車MEMS行業營收為37.3億美元。根據預測,未來六年,全球汽車MEMS市場預計將以4.2%的復合年增長率穩步增長。精量電子-美國MEAS傳感器公司掌握著世MEMS制造技術,專業生產各類傳感器。
此外,MEMS傳感器也是智能工廠的“心臟”,從這個層面上講,它是工業機器人變得“神通廣大”的利器。它讓產品生產流程持續運行,并讓工作人員遠離生產線和設備,人身和健康。據預測,未來六年,MEMS在工業市場預計將以7.3%的復合年增長率快速增長。此特點導致的一個結果是,盡管傳感器的技術附加值高,但單純依賴傳感器很難形成可觀的產值。
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傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化,它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代,而且還可能建立新型工業,從而成為21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統(MEMS)技術基礎上的,已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。化學傳感器 包括那些以化學吸附、電化學反應 等現象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。在網絡接口、傳感器與網絡通信融合、物聯網體系架構等方面取得較大進展。
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壓阻式傳感器是用集成電路工藝技術,在硅片上制造出四個等值的薄膜電阻,并組成電橋電路。當不受力作用時,電橋處于平衡狀態,無電壓輸出;由于多種因素影響,國內企業仍以手工方式生產技術含量低或國外已停產的產品。當受到力作用時,電橋失去平衡,輸出與應力成正比的電壓。壓阻式傳感器的工作原理與傳統的半導體應變式傳感器的工作原理一樣,都是基于半導體材料的壓阻效應。半導體電阻的相對變化近似等于電阻率的相對變化,而電阻率的相對變化與應力成正比,二者的比例系數定義為壓阻系數。