MEMS压力传感器是如何发展控制性能和发挥工艺过程？

TDK作为一家大型综合电子元器件制造商，其产品具有一个优势，也是许多大型日本企业的共同优势，即从上游原材料到下游成品，形成闭环。就像TDK的Minicell系列一样，在-25℃到85℃的温度范围内精度极高，误差控制在±1%FS(满量程)内。

近年来，机器人技术的发展促进了制造工厂的流程升级。自动化工厂、数字化工厂、智能工厂、黑灯工厂等概念让人们无法区分这些新名称下的制造工厂是什么样子的。事实上，尽管这些概念的含义，但它们的最终目标是提高工厂和车间的效率。如果无人化和自动化不能带来更高的效率，那么所有的升级都是不可能的。

在这些升级和转型场景中，大多数都需要使用自动化设备。在智能工厂中，智能设备离不开各种传感器。传感器可以实时监控和管理制造设备、系统、泵、电机等设备，还可以监控工厂设施和员工的趋势。这可以防止机器故障，提高产品质量和生产率。此外，还可以整合和分析收集到的数据，进一步优化工厂运营。在制造业中实现这种数字化转型，各种传感器是关键，如小型高精度压力传感器和可联网变送器。

MEMS压力传感器并不是一个奇怪的话题。工厂里有太多的设备需要液体或气体来驱动。为了实现对设备的准确控制和节约能源，在设备中配置AD9864BCPZRL压力传感器至关重要。通过使用传感器来准确地监测和控制这些液体和气体的压力，可以减少不必要的能源消耗，从而提高生产效率和产品质量。这种传感器市场上的产品层出不穷。在本期中，我们将通过一些我认为非常独特的系列产品看到这个非常成熟的市场是如何发展的。

性能极限提升

TDK作为一家大型综合电子元器件制造商，其产品具有一个优势，也是许多大型日本企业的共同优势，即从上游原材料到下游成品，形成闭环。这种相对封闭的生态产生了元器件的终极性能。

就产品侧性能而言，他们可能并不总是在技术上创新，但在封闭生态的迭代锤炼下，性能几乎达到了这类产品的极限。就像TDK的Minicell系列一样，在-25℃到+85℃的温度范围内精度极高，误差控制在±1%FS(满量程)内。对于这样一种高度集成的压力传感，它集成在一个只有6毫米厚的封装中，面积只有24×26毫米。

Minicell系列在恶劣环境下的性能也相当可靠。虽然传感器IC的精度会随着工，传感器IC的精度会受到轻微影响，但当该系列在-40℃至140℃的温度范围内运行时，整个温度范围的误差仍不超过1.5%FS。这很好地说明了上述论点。覆盖极端温度，满量程误差仍然很低。可以看出，性能几乎被迫达到极限，这也是同类产品的极限。此外，大多数压力传感器IC不支持如此宽范围的温度范围。

为了补偿非线性和温度误差，MiniCell系列集成了信号调节器，并提供了准确的校准输出信号。这并不是一个非常新颖的技术。为了补偿误差，许多制造商将使用这种方法。MiniCell系列在补偿后表现出极高的抗电磁干扰(EMI)能力。解决IC对外辐射干扰和防止外部电磁波干扰的问题，尽可能提高EMI能力，大大提高IC精度。只有仔细检查，才能达到最终的性能。

工艺的终极发挥

SiliconMicrostructures、Inc.(SMI)在被TE收购之前，推出了一系列MEMS压力传感器IC，在超低压和超高压应用中尤为抢眼。被TE收购后，其产品成为TE压力传感SMI系列，继续在超低压和超高压上取得突破。如果上一个系列是日本企业在封闭生态下不断锤炼产品，将性能逼近极限，那么SMI系列应该是技术的终极发挥，对硅微结构的理解和应用应该是无人能及的。

SMI系列低压系列在表压、差压或不对称差压配置中提供0.07-2.49PSI的压力范围。SMI系列将压力传感器与信号调节ASIC相结合，大大简化了高级硅微机械压力传感器的使用。该系列有16位I2C数字和模拟输出接口，误差不同。

首先，温度覆盖一般为-20-85℃。在数字输出下，全范围总误差不超过±1%FS。在模拟输出下，误差较高为±1.5%FS。这是因为该系列可以直接安装在标准印刷电路板上，并可以从数字接口获得高电平和校准压力信号。所以误差也会更低。这种方法也大大降低了对自定义校正算法补偿网络或微控制器的需求。

在硅微结构的过程中，TE的SMI系列只能说玩得太透彻，不仅涵盖了对成本敏感的小气压解决方案，还涵盖了数字或模拟输出的高精度、温度补偿或完全校准。

写在最后

智能工厂的升级离不开自动化设备，自动化设备离不开各种精确的传感器。在这个相当成熟的市场上，无论是将性能逼近极致的策略，还是将技术发挥到极致的玩法，一流传感器厂商的压力传感都会把自己的特长发挥到极致。