TDK セ​​ンサーは容量性 MEMS と低容量性を示します

IoT デバイスの設計上のすべての懸念事項の中で、消費電力が最も重要です。 消費電力の最適化は、オンボード処理装置、RF モジュール、センサーなど、さまざまなソースから実現できます。 TDK Corporation は、独自の容量性 MEMS テクノロジーに基づく低消費電力圧力センサーの最新リリースで、センサーの消費電力の問題に特に取り組んでいます。

この記事では、TDK の新製品を調査し、容量性と抵抗性の両方の MEMS 圧力センシング技術について説明します。

市販された最初のタイプの MEM 圧力センサーは、抵抗性またはピエゾ抵抗性の MEMS センサーでした。

このタイプの圧力センサーは、分圧器構成のひずみ依存抵抗を利用して圧力の変化を測定します。 これらの抵抗器は、受ける圧力の量に基づいて抵抗値を変化させます。 受けるひずみによりコンポーネントが伸び、抵抗値が変化します。

次に、これらの抵抗を分圧器タイプの構成に配置し、励起電圧でテストします。 測定された出力電圧は抵抗値によって直接変化するため、加えられている圧力を電子的に測定できます。

容量性 MEMS 圧力センサーは、平行板コンデンサーの特性を利用して大気圧を測定します。 これらのセンサーは、平行平板コンデンサの静電容量が平板間の間隔の関数であるという事実を利用しています。

この機能を利用するために、このタイプの圧力センサーはダイヤフラム上に堆積された導電層で構成され、導電層と別の電極の間にコンデンサーが形成されます。 大気圧によりダイヤフラムが変形し、平行プレート間の間隔が減少し、静電容量が増加します（逆も同様）。

静電容量の変化はピコファラッドのオーダーになる可能性がありますが、それでも複数の手法で測定可能です。 この静電容量の変化を測定できる 1 つの方法は、同調 RC 回路を使用することであり、回路の周波数応答によって可変静電容量が検出可能になります。 別の方法では、コンデンサが既知の電流源から直接充電されるのにかかる時間を測定できます。

一般に、容量性 MEMS ソリューションは、ピエゾ抵抗性ソリューションよりもはるかに消費電力が低いソリューションになる傾向があります。 これを念頭に置いて、TDK は同じテクノロジーに基づいた IoT 用の最新の圧力センサーをリリースしました。

データシートによると、ICP-10125と名付けられたこのセンサーは、-0.3V～2.16VのVDD範囲で動作すると定格されており、超低ノイズモードでは最大10.4μAの電流を消費します。 これは最悪の場合の消費電力が約 25 μW となり、低電力 IoT に適しています。

この新しいセンサは、低消費電力に加えて、10 ATM までの防水性、±0.5 Pa/°C の温度係数、0.4 Pa の圧力ノイズなどの機能を備えており、TDK はこれが市場で最も低いと主張しています。

IoT デバイスの場合、電気技術者にとって低電力はおそらく最も重要な設計上の懸念事項であり、TDK の ICP-10125 のような新しい低電力センサーは正しい方向への一歩となる可能性があります。 防水機能を備えた TDK のセンサーは、フィットネス、スマートウォッチ、ポータブル デバイス市場に向けて販売されています。