CMOSens® Technology
Allgemeines Thema: CMOSens® Technologie
Alle Sensirion-Produkte zeichnen sich dadurch aus, dass das Sensorelement und die Signalverarbeitungselektronik in einem einzigen Silizium-CMOS-Chip verschmolzen ist.
Beispiel: CMOSens® in der Gasmesstechnik
Mit der CMOSens® Technologie von Sensirion bietet der SGP-Gassensor ein komplettes Sensorsystem auf einem einzigen Chip mit einer digitalen I2C-Schnittstelle, einer temperaturgesteuerten Mikroheizplatte und vollständig verarbeiteten und kalibrierten Raumluftqualitätssignalen.
Gasmessprinzip auf Metalloxidbasis
Metalloxid-Gassensoren basieren auf einem Film aus Metalloxidpartikeln zwischen zwei Elektroden, die auf einem Heizelement aufgebracht sind. Das Erwärmen des Metalloxids auf hohe Temperaturen erzeugt negativ geladene Sauerstoffspezies, die an der Metalloxidoberfläche absorbiert werden. Die Sauerstoffspezies auf der Oberfläche reagieren mit den Zielgasen der Umgebung und setzen dabei Elektronen im Metalloxidfilm frei, wodurch sich der elektrische Widerstand der Metalloxidschicht ändert. Die Änderung des spezifischen Widerstandes wird zwischen den beiden Elektroden gemessen und hängt direkt von der umgebenden Konzentration der Zielgase ab. Gassensoren mit Sensirion MOXSens®-Technologie messen die analogen Metalloxid-Widerstände in Abhängigkeit von der Gaskonzentration der Umgebung und liefern vollständig verarbeitete, kalibrierte und digitalisierte Raumluftqualitätssignale.
Vorteile der Metalloxid-Technologie
Der grösste Vorteil eines Metalloxid-Gassensors ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber einer Vielzahl von gasförmigen Verbindungen. Die Nachweisgrenzen liegen je nach gemessenen Zielgasen bei sehr kleinen Konzentrationen von wenigen Teilen pro Million (ppm) bis hinunter zu Teilen pro Milliarde (ppb). Durch die Integration in kleine Gehäuse werden CMOSens® Metalloxid-Sensoren zu einer kostengünstigen Sensortechnologie, die sich für Anwendungen in grossen Stückzahlen und die Massenproduktion eignet.
SGP – Ein ganzes Gassensorsystem auf einem Chip
Die Multi-Pixel-Gassensor-Plattform integriert vier Metalloxid-Sensorelemente – die Pixel – in einem sehr kleinen 2,45 × 2,45 × 0,9 mm3 DFN-Paket. Mit der CMOSens® Technologie von Sensirion bietet die SGP ein komplettes Sensorsystem auf einem einzigen Chip mit digitaler I2C-Schnittstelle, die direkt mit jedem Mikroprozessorsystem verbunden werden kann und somit eine zeit- und kosteneffiziente Integration ermöglicht. Eine temperaturgesteuerte Mikroheizplatte sorgt für einen stabilen Betrieb der vier einzelnen Sensorpixel. On-Chip-Algorithmen für die Konzentrations-, Temperatur- und Feuchtigkeitskalibrierung wandeln die Sensorsignale der Pixel in vorverarbeitete und kalibrierte Digitalsignale um, wie beispielsweise die VOC-Konzentration der Umgebung und die äquivalente CO2-Konzentration. Als erster Metalloxid-Gassensor mit mehreren Messelementen auf einem Chip liefert der SGP30 detailliertere Informationen über die Luftqualität.
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