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技术成熟度

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MEMS 传感

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技术开发

成果概况

MEMS 芯片负责感知信号，将测量量转化为电阻、电容等信号变化； ASIC 芯片即专用集成电路（Application-specific integrated circuit）负责将电容、电阻等信号转换为电信号，其中涉及到信号的转换和放大等。高灵敏力/温度传感系统，其压力灵敏度 10mN (精确分辨1mg重量的误差），温度精度 0.01℃。压力/温度传感器，均使用了 MEMS 技术，该技术的优点是可以加工出高精度、小体积的传感器，上述两款传感器的体积均在 1mm 以内，精度均可达到国内外主流传感器的精度。

关键技术

MEMS 温度传感器主要有热电偶式，热电阻式，以及红外感应式等。热电阻式温度传感器，利用电阻材料的温度效应，通过测量阻值获取环境温度。随着温度上升，多晶硅薄膜内部单晶晶粒内部载流子的热散射加剧，使载流子的迁移率下降，电阻率增大，晶粒导电区电阻 Rg 具有正的温度系数。与 Rg 相反，晶粒间界及耗尽层内存在负温度系数的 Rb，这是由于随着温度的升高，有更多的载流子获得能量，克服晶界势垒的束缚，成为导电的自由载流子。由于 Rg 与 Rb 具有相反的电阻温度系数，可使多晶硅电阻的温度系数可以从负值变到正值。在高浓度掺杂情况下，在晶粒间界处被陷阱俘获的载流子数相对来说很少，晶粒间界势垒的作用相对较小，多晶硅电阻主要由小单晶晶粒的体电阻决定，电阻温度系数为正。在低浓度掺杂情况下，晶界势垒的影响较大，电阻温度系数由 Rb 的温度系数决定，其值为负。因此可以通过测量多晶硅电阻的阻值计算出环境温度。基于 MEMS 技术加工而成，温度传感器使用对温度敏感的金属铂材料加工而成，温度升高后，电阻阻值也随之上升，通过高精度的模拟-数字芯片采集电阻阻值大小，可实现精度可达 0.01℃ 的温度探测，测量范围为 -40-85℃，更换封装材料后可实现 -50-100℃ 的高精度温度采集。

应用领域和市场前景

MEMS 温度传感器市场规模在近年来呈现出不断增长的趋势。据预测，到2026年，全球温度传感器市场规模将达到75亿美元以上。其中，医疗行业是数字温度传感器市场的主要应用领域。温度传感器在医疗行业中应用广泛，可以用于测量人体体温、药品储存温度等，具有精度高、反应快、无接触等优点。随着全球医疗健康行业的不断发展和人们健康意识的提高，温度传感器市场规模有望继续扩大。此外，温度传感器在工业、物流、环境监测、智能家居、食品行业、温室大棚、仓库，半导体厂房等领域也有广泛的应用，随着相关行业的发展，温度传感器市场规模也将继续增长。