车载、工业电子零件要求的条件一年比一年严格,在这样的情况下,能高精度测量绝对压力、表压、压差的压阻式压力传感器非常适合这些领域的广泛应用。压力传感器的核心部件称作管芯(die),它是将压力转化为电气输出的传感元件。
下面介绍TDK压力传感器管芯C43 / C44系列。
压阻式压力传感
TDK提供一系列高精度压阻式压力传感MEMS管芯,有各种压力范围和尺寸。
TDK管芯的特点是灵敏度高、设计灵活,重点放在了提高介质耐性,易于处理,整个产品寿命期间的高可靠性和稳定的信号输出上。
图1 压阻式压力传感
C43 / C44产品系列的说明
压力传感器管芯C43和C44能够测量表压[C43、C44]、正面[C43]、背面[C44]的绝对压力。C43 / C44产品系列是进一步提高了广受好评的"C32"管芯系列的功能后得到的新系列产品。
测量压力范围为0 … 10 bar~0 … 40 bar,温度范围为-40 °C~+150 °C。特别是,通过C44的背面受压方式测定绝对压力时,液体、气体等介质的压力施加在管芯的背面,所以可以完全防止这些介质与上表面的电子电路构成面的接触。
图2 C43 / C44系列的说明
C43 / C44管芯的主要特点
1. 加压界限提高
C43 / C44系列的加压界限大幅提高,最大150 bar,有力地扩充了TDK面向高压应用的压力传感器管芯的产品系列。
这种加压界限的显著上升是通过增加玻璃基座的阳极结合面积,减少空腔的体积实现的。
图3 加压界限提高
2. 长期稳定性
信号输出的精度在整个耐用期间都在±0.1%以内(满量程),长期稳定性非常好,这也是一大特点。
此外,为了限制对管芯性能的电磁、电化学影响,直接对MEMS的多层结构进行电气密封。
图4 长期稳定性
3. 通过现有传感器封装进行升级
对加压界限需求更高的客户,可以通过与现行的 C32 管芯系列相同的传感器封装使用 C43 与 C44 系列。
C43 与 C44 系列是广受好评的 C32 系列的后继产品(extension)。
焊盘的配置、高度和安装面积与 C32 相同,但是加压界限更高。
图5 通过现有传感器封装进行升级
MEMS管芯 C44的特殊功能
图6 MEMS管芯 C44的特殊功能
产品概要
系列 | 压力测量方法 | 管芯尺寸(mm3) | 测定介质 | 产品信息 |
---|---|---|---|---|
C43 | 绝对压力,正面受压式 (开放电桥) |
1.65 × 1.65 × 1.1 | 干燥、无刺激性的气体 | Link |
表压(开放电桥) | 1.65 × 1.65 × 1.1 | 无刺激性的气体、液体和其他被测定的压力介质(背面) | Link | |
C44 | 绝对压力、背面受压型 | 1.65 × 1.65 × 1.5 | 无刺激性的气体、液体 | Link |
表压(无玻璃底座) | 1.65 × 1.65 × 0.525 | 无刺激性的气体、液体和其他被测定的压力介质(背面) | Link |
应用示例
1. 车载应用
在汽车领域,传感器被用于测量不同介质的压力,对动力传动系统的管理、安全系统提供支持。
对于以往的汽油内燃机汽车,为了提高燃油经济性,需要使用传感器对发动机进行精确的控制。另外,对于处理废气,削减有害气体的排放,传感器也是不可缺少的。另一方面,在电动汽车的电力驱动系统、氢燃料电池应用方面,也需要传感器来协助管理蓄电池、燃料电池。
为了让制动器、变速器、空气悬架、供暖/通风/空调(heating, ventilating and air conditioning: HVAC)等各种车载组件也能有效发挥功能,精确监测各种介质的压力是不可或缺的。
在含有液压油等液体的系统中,局部压力可能上升(称为压力峰值),这可能会损伤传感器管芯。C43和C44系列具有较高的加压界限,十分结实,在这些峰值压力下运行也能充分承受压力,降低管芯故障的风险。
为了满足最新车载系统的严格要求,传感器的长期稳定性、高精度的压力检测不可或缺。
2. 工业应用
在工业设备、系统中,压力传感器被用于水压、空气压力驱动的机械、建筑HVAC系统、能源管理和水管理等中的控制和诊断。
它已经成为测定、控制技术不可或缺的重要组件。
与气体填充系统相比,使用液体的应用需要更高的加压界限。压力峰值一般发生在泵、阀门、执行器的初始运行期间。
C43 / C44系列将在这些需要高加压界限(胀裂压力)的应用中发挥真正的价值。