車載、工業電子零件要求的條件一年比一年嚴格,在這樣的情況下,能高精度測量絕對壓力、表壓、壓差的壓阻式壓力傳感器非常適合這些領域的廣泛應用。壓力傳感器的核心部件稱作管芯(die),它是將壓力轉化為電氣輸出的傳感元件。
目錄
壓阻式壓力傳感
C43 / C44產品系列的說明
C43 / C44管芯的主要特點
- 1. 加壓界限提高
- 2. 長期穩定性
- 3. 通過現有傳感器封裝進行升級
MEMS管芯C44的特殊功能
產品概要
應用示例
- 1. 車載應用
- 2. 工業應用
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壓阻式壓力傳感
TDK提供一系列高精度壓阻式壓力傳感MEMS管芯,有各種壓力范圍和尺寸。
TDK管芯的特點是靈敏度高、設計靈活,重點放在了提高介質耐性,易于處理,整個產品壽命期間的高可靠性和穩定的信號輸出上。
圖1 壓阻式壓力傳感
絕對壓力 | |
---|---|
![]() |
表壓 | 壓差 | |||
---|---|---|---|---|
![]() |
![]() |
C43 / C44產品系列的說明
壓力傳感器管芯C43和C44能夠測量表壓[C43、C44]、正面[C43]、背面[C44]的絕對壓力。C43 / C44產品系列是進一步提高了廣受好評的"C32"管芯系列的功能后得到的新系列產品。
測量壓力范圍為0 … 10 bar~0 … 40 bar,溫度范圍為-40 °C~+150 °C。特別是,通過C44的背面受壓方式測定絕對壓力時,液體、氣體等介質的壓力施加在管芯的背面,所以可以完全防止這些介質與上表面的電子電路構成面的接觸。
圖2 C43 / C44系列的說明
產品概要
壓力傳感器元件 – 壓力測量方法
C43 / C44管芯的主要特點
1. 加壓界限提高
C43 / C44系列的加壓界限大幅提高,最大150 bar,有力地擴充了TDK面向高壓應用的壓力傳感器管芯的產品系列。
這種加壓界限的顯著上升是通過增加玻璃基座的陽極結合面積,減少空腔的體積實現的。
圖3 加壓界限提高
2. 長期穩定性
信號輸出的精度在整個耐用期間都在±0.1%以內(滿量程),長期穩定性非常好,這也是一大特點。
此外,為了限制對管芯性能的電磁、電化學影響,直接對MEMS的多層結構進行電氣密封。
圖4 長期穩定性
長期穩定性試驗的步驟:
試驗 | 試驗方法 |
---|---|
開始 | 測定安裝后的偏移電壓 |
TL150 – 1 | 通過150℃、15小時、不施加偏置的溫度負荷,使試料后固化 |
MR – 1 | -40°C~135°C的溫度范圍內的初始MR(測定輸出特性) |
TCB | -40℃~135℃、dT/dt = 1 K/min、VDD = 5V、10個循環的溫度循環偏置施加試驗(參照測定報告 "TCB") |
TL150 – 2 | 150℃、15小時、不施加偏置的溫度負荷 |
HTB | 150℃、168小時、施加10V偏置的溫度負荷(參照測定報告 "HTB")。 |
TL150 – 3 | 150℃、15小時、不施加偏置的溫度負荷 |
KL – 40 | -40℃、15小時、不施加偏置的溫度負荷 |
MR – 2 | -40°C~135°C的溫度范圍內的MR(測定輸出特性) |
關于上述試驗、"長期穩定性"的定義的詳細信息,請參考本公司網站的"AS標準100001"。
應用提示
壓力傳感器芯片長期穩定性測試AS100001
3. 通過現有傳感器封裝進行升級
對加壓界限需求更高的客戶,可以通過與現行的 C32 管芯系列相同的傳感器封裝使用 C43 與 C44 系列。
C43 與 C44 系列是廣受好評的 C32 系列的后繼產品(extension)。
焊盤的配置、高度和安裝面積與 C32 相同,但是加壓界限更高。
圖5 通過現有傳感器封裝進行升級
MEMS管芯 C44的特殊功能
圖6 MEMS管芯 C44的特殊功能
1 |
可焊接的背面金屬化絕對壓力傳感元件 ?為了使壓力傳感元件和傳感器封裝之間的焊接堅固,使管芯背面金屬化。 ?這樣,實現了優異的機械堅固性和耐介質性。 |
![]() |
2 |
測定表壓 ?用于測定表壓的C44不使用玻璃底座,成本效率優異。 ?設計時采用525μm厚的硅 ,十分堅固。 ?小包裝 1.65 x 1.65 x 0.525mm3 |
![]() |
產品概要
圖7 產品概要
系列 | 壓力測量方法 | 管芯尺寸(mm3) | 測定介質 | 產品信息 |
---|---|---|---|---|
C43 |
絕對壓力,正面受壓式 (開放電橋) |
1.65 × 1.65 × 1.1 | 干燥、無刺激性的氣體 | Link |
表壓(開放電橋) | 1.65 × 1.65 × 1.1 | 無刺激性的氣體、液體和其他被測定的壓力介質(背面) | Link | |
C44 | 絕對壓力、背面受壓型 | 1.65 × 1.65 × 1.5 | 無刺激性的氣體、液體 | Link |
表壓(無玻璃底座) | 1.65 × 1.65 × 0.525 | 無刺激性的氣體、液體和其他被測定的壓力介質(背面) | Link |
應用示例
1. 車載應用
在汽車領域,傳感器被用于測量不同介質的壓力,對動力傳動系統的管理、安全系統提供支持。
對于以往的汽油內燃機汽車,為了提高燃油經濟性,需要使用傳感器對發動機進行精確的控制。另外,對于處理廢氣,削減有害氣體的排放,傳感器也是不可缺少的。另一方面,在電動汽車的電力驅動系統、氫燃料電池應用方面,也需要傳感器來協助管理蓄電池、燃料電池。
為了讓制動器、變速器、空氣懸架、供暖/通風/空調(heating, ventilating and air conditioning: HVAC)等各種車載組件也能有效發揮功能,精確監測各種介質的壓力是不可或缺的。
在含有液壓油等液體的系統中,局部壓力可能上升(稱為壓力峰值),這可能會損傷傳感器管芯。C43和C44系列具有較高的加壓界限,十分結實,在這些峰值壓力下運行也能充分承受壓力,降低管芯故障的風險。
為了滿足最新車載系統的嚴格要求,傳感器的長期穩定性、高精度的壓力檢測不可或缺。
2. 工業應用
在工業設備、系統中,壓力傳感器被用于水壓、空氣壓力驅動的機械、建筑HVAC系統、能源管理和水管理等中的控制和診斷。
它已經成為測定、控制技術不可或缺的重要組件。
與氣體填充系統相比,使用液體的應用需要更高的加壓界限。壓力峰值一般發生在泵、閥門、執行器的初始運行期間。
C43 / C44系列將在這些需要高加壓界限(脹裂壓力)的應用中發揮真正的價值。
審核編輯:彭菁
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