4.5 集成传感器（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

4.5 集成传感器 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握大规模集成电路对传感器的影响。 能力目标 理解和运用集成传感器的特点、信号发送和接收电路与传感器集成等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组总结信号传输过程。 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 大规模集成电路的发展和成熟，提供了大量价格便宜、使用方便的微处理器电路和存储器 电路。大规模集成电路的发展，无论是大规模集成电路本身的技术进步还是由它引起的计算机应用革命，都对传感器的发展起了巨大的促进作用。 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 主要表现在以下几个方面： 01 02 03 集成传感器的形成 传感器制造工艺的革新 传感器向固体化、半导体化和集成化方向的发展 01 02 03 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 主要表现在以下几个方面： 1. 传感器向固体化、半导体化和集成化方向的发展 功能强而价格低的计算机系统在各方面的广泛使用，特别在工业自动控制、机器人技术和 自动检测等方面的应用，要求有大量精度高、尺寸小和价格便宜的传感器与之相适应。另外， 在这些应用中，计算机往往要直接接收从传感器输出的信号，这就要求传感器的输出直接是电 学量。原来占主导地位的结构型传感器就显得不能适应，促使了传感器向固体化、半导体化和 集成化方向的发展。 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 主要表现在以下几个方面： 2.传感器制造工艺的革新 为了不断促进集成度的增长，集成电路的工艺技术有着日新月异的发展。目前的集成电路 技术可提供高精度的细微加工技术、高密度的器件集成、制造工艺的严格一致性和高可靠性。 这些技术和工艺为传感器制造工艺的革新提供了有力的手段。由于这些技术特别适合于许多固 体传感器的制作，从而促使固体传感器得以较快地发展。 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 主要表现在以下几个方面： 3. 集成传感器的形成 集成电路的发展为制造传感器提供了许多成熟的材料。特别是半导体硅材料已能较自由地 为人们所利用，它有许多适宜制造传感器的性质，并制成了实用的传感器。利用硅材料制作的 半导体传感器，除了具有固体传感器的一般优点外，还可以把一些集成电路与传感器制作在一 起，构成所谓的传感器集成电路或简称为集成传感器。 新知学习 一 、大规模集成电路对传感器的影响 主要表现在以下几个方面： 由上述几点可见，集成电路的大规模化不仅对传感器提出了集成化的要求，也为传感器的 集成化提供了应用基础和技术基础。反之，集成传感器的发展使大规模集成电路能更好地发挥 出它的优越性，因而也促进了大规模集成电路的发展。 新知学习 二、集成传感器的特点 总的来说，集成传感器有如下特点： 01 02 03 04 05 (1)成本低 由于硅集成电路工艺已十分完善，利用这种技术无疑会使产品的成本降低。 (2)小型化 以硅技术为基础的微电子学，其主要特点之一就是微小型化。集成传感器 意味着多个相同或本不相同的器件集成在一起，将原先的许多外引线都改为在芯片内部连接 显然可使体积大大缩小。 (3)改善性能 集成传感器可以把温度补偿、信号放大及处理等电路做在同一块芯片上， 这样就使环境温度变化和电源波动等外界因素对输出信号的影响减至最小。 (4)提高可靠性 由于集成化的结果，使外引线变为内引线，器件的焊点大大减少，可 靠性得以提高。 (5)增加接口灵活性 根据需要可以在传感器芯片上设计阻抗变换电路、电平变换电路 等，以适应不同的要求，便于与外电路连接。 新知学习 三、集成传感器 随着集成电路技术的发展，传感器可以和越来越多的信号处理电路制作在同一芯片上或封 装在同一管壳内，这就是集成传感器。由于集成传感器是一部分信号处理电路与传感器的集成，因此它除了实现传感器的功能之外，还可以完成一部分原来由信号处理器完成的功能。 新知学习 三、集成传感器 传 感器的集成化也是一个由低级到高级、由简到繁的发展过程。在集成技术还不能把传感器和全 部信号处理器电路集成在一起时，人们总是先选择一些较基本、较简单而集成化后可以为传感 器性能带来最大好处的电路，先把它们和传感器集成在一起。 新知学习 各种调节电路和补偿电路与传感器集成 三、光纤传感器的原理及分类 各种调节电路和补偿电路与传感器集成，如电源电压调整电路、温度补偿电路等。把电源 稳压电路与传感器集成在一起，不仅降低了传感器对外部电源的要求，使用起来方便了，而且 输出信号的稳定性也得到了改善。把温度补偿电路与传感器集成在一起更具有独特的好处。 新知学习 各种调节电路和补偿