作為半導體敏感元件,藍寶石的計量特性無與倫比,既不會發生滯后、疲勞和蠕變現象,也憑借極高的硬度不怕形變。此外,藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性,此類傳感器可以在各種極端環境下工作,且可靠性高、精度好、溫度誤差極小。其缺點也很明顯——價格會相比其他壓力傳感器貴一倍以上,應用場景一般在在高端或重型裝備上。
5、壓電壓力傳感器——動態場景優勢
壓電壓力傳感器基于壓電效應而工作,從結構上看內部有一個薄圓筒,當薄圓筒內側受到壓力作用時,圓筒的內張力增大,從而使其固有振動頻率升高。只要測出振筒的固有振動頻率,就可知道壓力大小。
壓電傳感器具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點。但不可以應用在靜態的測量當中,原因是受到外力作用后的電荷,僅在回路中有無限大輸入抗阻的時候,才可以保存下來,因此只應用在動態測量當中,如壓電噴墨打印頭、相機中使用壓電MEMS進行自動對焦等等。
此外,壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用,在航空領域有特殊地位。
三、IOT時代來臨,壓力傳感器有哪些應用場景?
縱觀整個產業鏈,壓力傳感器上游主要是原材料供應商,上游廠商提供金屬片、陶瓷片、硅片、藍寶石-硅壓合片等以及封裝所需材料。今年大部分原材料價格的不斷漲價對身處中游的壓力傳感器行業造成較大影響。
壓力傳感器的下游應用十分廣泛,除了汽車制造、機械工業、醫療器械等行業,還在航空航天、消費電子等產品中使用,隨著物聯網時代的到來,越來越多的智能產品也急需感應元件滿足消費者需求。
近些年來,新型半導體材料不斷出現,讓壓力傳感器的結構設計、敏感元件集成設計、加工工藝得以突破迭代,MEMS壓力傳感器供需量不斷增加,其應用范圍也能夠走向更廣闊的領域。國內知名的壓力傳感器供應商不少,但大部分集中在產品集成商手中,配套產品一同進行銷售。以下幾家壓力傳感器企業較具代表性:
萬訊自控從事工業自動化儀器儀表的產銷研造業務,其主營產品壓力儀表及配件銷售貢獻占比連年上升,MEMS壓力傳感器的年產達1500萬只,也從事定制化的儀表業務。
盾安環境主攻制冷配件和制冷設備,大部分制冷設備在使用時需要長期測量壓力,以確保工作沒有異常,于是將產品和傳感器元件一并生產制造,形成自家產業鏈。
歌爾股份在高保真耳機代工上堪稱一枝獨秀的,2020年銷售收入近600億,將近50%的收入都來自大客戶蘋果耳機。歌爾的電子元器件業務占比98%,其主要產品入耳式耳機內部有MEMS芯片和傳感器,以滿足耳機的各種交互功能。
威爾泰作為儀器儀表廠商,要收入和利潤來源是壓力變送器。
壓力傳感器的行業集中度較高,全球行業內前三名所占市場份額高達48%,博世(Bosch)、泰科電子(TE Connectivity)和英飛凌(Infineon)三家近乎半壁江山。除了這些壓力傳感器的生產巨頭之外,還有像霍尼韋爾、意法半導體、森薩塔等海外集團公司占據著大量的市場份額。
四、壓力傳感器行業發展趨勢:微型化、場景化、協同化
中國壓力傳感器的研發和制造目前尚處于起步期,未出現具有一定經營規模的企業,掌握核心部件研發和制造能力的企業十分稀缺。不僅如此,目前高精度的國產壓力傳感器,其內部晶片或者芯體大多仍需進口,但在全球疫情以及中美國際貿易關系的影響下,海外供貨受阻,供應周期拉長,這使得研發自主設計生產的國產壓力傳感器芯體迫在眉睫。
微型化是壓力傳感器研發的一大趨勢,廠商們正不斷地縮小壓力傳感器的體積。MEMS壓力傳感器的出貨量逐年上升,多元化的應用場景也在不斷拓寬,智能家居、管道檢測、車聯網、智能制造中都會大量使用壓力傳感器。
同時,多傳感器協同的情況也會普遍地出現在各種智能產品中,通過多傳感器的融合與協同,提升了信號識別與收集的效果,也提高了智能設備的集成化程度,節約了內部空間。相信在未來,物聯網時代,壓力傳感器的應用會越來越多。