為了監(jiān)測(cè)與對(duì)抗都市中日益增加的空氣污染危機(jī)，很快地將在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備與室內(nèi)監(jiān)測(cè)設(shè)備中看到氣體傳感器…
微型化與制造技術(shù)的進(jìn)展，為MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的業(yè)者開(kāi)啟了嶄新的市場(chǎng)；根據(jù)IDTechEx估計(jì)，代工廠(chǎng)在未來(lái)幾年內(nèi)將生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)個(gè)氣體傳感器組件。
金屬氧化物(MOS)氣體傳感器是1950年代日本神戶(hù)的研究開(kāi)發(fā)成果。這種感測(cè)組件由加熱至高操作溫度(300-500°C)的絲網(wǎng)印刷金屬氧化物層(通常是SnO2、CuO或ZnO的改進(jìn)版本)組成。在此高溫下，氧吸附至表面并調(diào)整材料的導(dǎo)電性能，當(dāng)大氣中的氣體隨后與吸附的氧反應(yīng)時(shí)，即可進(jìn)一步調(diào)節(jié)材料的導(dǎo)電性能。
這些研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的工業(yè)安全領(lǐng)域，包括偵測(cè)有毒氣體與監(jiān)測(cè)碳一氧化碳的商用傳感器，一部份則來(lái)自幾個(gè)國(guó)家的法規(guī)推動(dòng)。然而，這種傳感器的大外形尺寸與功率要求，使其至今仍無(wú)法被應(yīng)用在更多的商用領(lǐng)域。
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造工藝已經(jīng)使得MOS傳感器實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)。以前它可用于同時(shí)印制200個(gè)傳感器，但必須在實(shí)驗(yàn)室中以多層印刷材料進(jìn)行。透過(guò)火焰熱解的材料制造與沈積新方法意味著一座代工廠(chǎng)中每天可制造數(shù)百萬(wàn)個(gè)傳感器。由于使用微型加熱板，對(duì)于功率的要求已經(jīng)大幅降低了十倍，如今的傳感器功耗還不到10mW。
這種被稱(chēng)為MEMS或CMOS氣體傳感器的新一代化學(xué)傳感器，可讓MOS感測(cè)原則微縮至組件級(jí)。他們適于被整合至許多低功耗的手持設(shè)備中，例如手機(jī)與平板以及穿戴式徽章和首飾。這種傳感器具有偵測(cè)空氣中污染物的能力，即將為環(huán)境氣體傳感器帶來(lái)重大影響，IDTechEx預(yù)計(jì)這一市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大，在2027年以前達(dá)到30億美元的市場(chǎng)規(guī)模。
這種制造工藝的革命，也為氣體傳感器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了幾次收購(gòu)。最值得注意的是AMS收購(gòu)Cambridge CMOS Sensors (CCS)——這是一家從劍橋大學(xué)和華威大學(xué)獨(dú)立出來(lái)的公司。
Cambridge CMOS Sensors憑借其利用創(chuàng)新封裝技術(shù)制造傳感器的關(guān)鍵地位，在不到六年的時(shí)間內(nèi)從早期發(fā)展階段一躍而成為氣體傳感器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商之一。AMS很快地看到中國(guó)市場(chǎng)快速成長(zhǎng)，智能手機(jī)與健身追蹤器用的組件開(kāi)始用于作為環(huán)境監(jiān)測(cè)器以及監(jiān)測(cè)酒精含量的呼吸器。
Cambridge CMOS CCS811室內(nèi)質(zhì)量監(jiān)測(cè)器是新型化學(xué)氣體傳感器的一個(gè)示例。
較傳統(tǒng)的MOS氣體傳感器制造商急于趕上這些新興業(yè)者。日本Figaro Engineering推出了一系列微型傳感器，搭配主要用于一氧化碳監(jiān)測(cè)的傳感器組合，如今在美國(guó)和歐洲大多數(shù)的家庭中都可以看到相關(guān)應(yīng)用。
Sensirion最近出售旗下整個(gè)氣壓傳感器部門(mén)，集中各種資源發(fā)展不斷成長(zhǎng)中的環(huán)境氣體傳感器。該公司將在2017年發(fā)表首款氣體傳感器，該組件在單個(gè)微型電熱板上使用多種金屬氧化物材料，可在尺寸僅2.45 x 2.45 x 0.9 mm的傳感器上測(cè)量傳感器上的多種氣體。
這些進(jìn)展正推動(dòng)氣體傳感器朝向消費(fèi)電子設(shè)備發(fā)展，預(yù)計(jì)將在未來(lái)五年即可看到大幅成長(zhǎng)。為了監(jiān)測(cè)與對(duì)抗全球都市中日益增加的空氣污染危機(jī)，很快地將在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備與室內(nèi)監(jiān)測(cè)設(shè)備中看到這組件。
