MEMS প্রেসার সেন্সর: প্রযুক্তি, অ্যাপ্লিকেশন এবং নির্বাচনের জন্য একটি ব্যাপক নির্দেশিকা

MEMS চাপ সেন্সর পরিচিতি

1.1 কি MEMS প্রেসার সেন্সর ?

সংজ্ঞা এবং মৌলিক নীতি

MEMS প্রেসার সেন্সর তরল (তরল বা গ্যাস) এর চাপ পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা মাইক্রো-ফেব্রিকেটেড ডিভাইস। MEMS জন্য দাঁড়ায় মাইক্রো-ইলেক্ট্রো-মেকানিক্যাল সিস্টেম , ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (আমিগ) উৎপাদনে ব্যবহৃত মাইক্রো-ফেব্রিকেশন কৌশলগুলি ব্যবহার করে নির্মিত ক্ষুদ্রাকৃতির ডিভাইসগুলির প্রযুক্তির কথা উল্লেখ করে।

মৌলিক নীতির অন্তর্ভুক্ত একটি ডায়াফ্রাম (একটি পাতলা, মাইক্রো-মেশিনযুক্ত ঝিল্লি, প্রায়শই সিলিকন দিয়ে তৈরি) যে deচlects যখন চাপের পার্থক্যের শিকার হয়। এই বিচ্যুতিটি বিভিন্ন সেন্সিং নীতিগুলি ব্যবহার করে একটি বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত হয়, সাধারণত:

• পাইজোরেসিটিভ: বৈদ্যুতিক পরিবর্তন প্রতিরোধ ডায়াফ্রামে ছড়িয়ে থাকা বা ইমপ্লান্ট করা স্ট্রেন গেজের।
• ক্যাপাসিটিভ: মধ্যে পরিবর্তন ক্যাপাসিট্যান্স ডিফ্লেক্টেড ডায়াফ্রাম এবং একটি নির্দিষ্ট রেফারেন্স ইলেক্ট্রোডের মধ্যে।

প্রথাগত চাপ সেন্সর উপর সুবিধা

MEMS চাপ সেন্সরগুলি ঐতিহ্যগত, বাল্কিয়ার চাপ সেন্সরগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে (যেমন, যারা ফয়েল স্ট্রেন গেজ বা ম্যাক্রো-স্কেল ডায়াফ্রাম ব্যবহার করে):

• ক্ষুদ্রকরণ এবং আকার: এগুলি অবিশ্বাস্যভাবে ছোট, প্রায়শই আকারে এক মিলিমিটারেরও কম, যা কমপ্যাক্ট ডিভাইস এবং আঁটসাঁট জায়গাগুলিতে একীকরণের অনুমতি দেয়।
• ব্যাপক উৎপাদন এবং কম খরচ: সেমিকন্ডাক্টর ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণ কৌশল (ফটোলিথোগ্রাফি, এচিং, ইত্যাদি) ব্যবহার করে গড়া, যা সক্ষম করে উচ্চ-ভলিউম, কম খরচে উত্পাদন
• উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং নির্ভুলতা: ছোট, অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত কাঠামো চমৎকার রেজোলিউশন এবং সুনির্দিষ্ট পরিমাপের জন্য অনুমতি দেয়।
• কম শক্তি খরচ: তাদের ছোট আকার এবং কম ভর সাধারণত কম পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তার দিকে পরিচালিত করে, ব্যাটারি চালিত এবং পোর্টেবল ডিভাইসের জন্য আদর্শ।
• উচ্চ একীকরণের সম্ভাবনা: সিগন্যাল কন্ডিশনিং, তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ এবং ডিজিটাল আউটপুটের জন্য অন-চিপ সার্কিট্রি (কSআমিগs) এর সাথে সহজেই একত্রিত করা যেতে পারে, একটি সম্পূর্ণ সিস্টেম-ইন-প্যাকেজ (সিপৃ) তৈরি করে।

1.2 MEMS চাপ সেন্সর ঐতিহাসিক উন্নয়ন

মূল মাইলফলক এবং উদ্ভাবন

MEMS চাপ সেন্সরগুলির ইতিহাস সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন এবং মাইক্রোমেশিনিং কৌশলগুলির বিকাশের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত।

সময়কাল	মূল মাইলফলক এবং উদ্ভাবন	বর্ণনা
1954	সিলিকনে পৃiezবাesistive প্রভাব আবিষ্কার	সি.এস. স্মিথের আবিষ্কার যে সিলিকন এবং জার্মেনিয়ামের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের যান্ত্রিক চাপের (পাইজোরেসিটিভ প্রভাব) অধীনে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন হয় তা সিলিকন-ভিত্তিক চাপ সেন্সরগুলির প্রথম প্রজন্মের ভিত্তি হয়ে ওঠে।
1960 এর দশক	প্রথম সিলিকন প্রেসার সেন্সর	প্রারম্ভিক সিলিকন চাপ সেন্সরগুলি প্রদর্শিত হয়েছিল, আবিষ্কৃত পাইজোরেসিটিভ প্রভাবকে ব্যবহার করে। এই ছিল ভারী, প্রাথমিকভাবে ব্যবহার বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং .
1980 এর দশক	বাণিজ্যিকীকরণ এবং মাইক্রোমেশিনিং	এর প্রাথমিক ফর্মের উত্থান পৃষ্ঠ মাইক্রোমেশিনিং এবং প্রথম বাণিজ্যিক, উচ্চ-ভলিউম সিলিকন চাপ সেন্সর (যেমন, চিকিৎসা ব্যবহারের জন্য নিষ্পত্তিযোগ্য রক্তচাপ ট্রান্সডুসার এবং ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণের জন্য বহুগুণ পরম চাপ (MAP) সেন্সর)। পদ MEMS (মাইক্রো-ইলেক্ট্রো-মেকানিক্যাল সিস্টেম) আনুষ্ঠানিকভাবে এই দশকে চালু করা হয়েছিল।
1990 এর দশক	গণ উত্পাদন এবং একীকরণ	বানোয়াট অগ্রগতি, যেমন গভীর প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন এচিং (ডিআরIE) (যেমন, Bosch প্রক্রিয়া, 1994 সালে পেটেন্ট করা হয়েছে), উচ্চ-অনুপাত-অনুপাত, জটিল 3D কাঠামো তৈরির জন্য অনুমোদিত। এটি স্বয়ংচালিত (যেমন এয়ারব্যাগ সিস্টেম এবং প্রারম্ভিক ইঞ্জিন ব্যবস্থাপনায়) এবং ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য কম খরচে, শক্তিশালী সেন্সরগুলির ব্যাপক উত্পাদনের দিকে পরিচালিত করে।
2000-বর্তমান	ক্ষুদ্রকরণ এবং ভোক্তা বুম	সিগন্যাল প্রসেসিং এবং তাপমাত্রার ক্ষতিপূরণের জন্য সমন্বিত ASIগ সহ উচ্চ ক্ষুদ্রাকৃতির সেন্সরগুলিতে (যেমন, ব্যারোমেট্রিক সেন্সর) ফোকাস স্থানান্তরিত হয়েছে, স্মার্টফোন, পরিধানযোগ্য সামগ্রী এবং ইন্টারনেট অফ থিংস (আইওটি) . ক্যাপাসিটিভ এবং রেজোন্যান্ট সেন্সিং উন্নত স্থিতিশীলতা এবং কম শক্তির জন্য পাইজোরেসিটিভ প্রযুক্তির পাশাপাশি প্রাধান্য পেয়েছে।

বিভিন্ন শিল্পের উপর প্রভাব

ঐতিহ্যগত, বৃহৎ-স্কেল সেন্সর থেকে ক্ষুদ্র, ভর-উৎপাদনযোগ্য MEMS চাপ সেন্সরে স্থানান্তর একাধিক সেক্টরে একটি রূপান্তরমূলক প্রভাব ফেলেছে:

• স্বয়ংচালিত: MEMS সেন্সরগুলি আধুনিক ইলেকট্রনিক ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণের (ইঞ্জিন কন্ট্রোল ইউনিট, ইসিইউ ) এবং নিরাপত্তা ব্যবস্থা। তারা বাধ্যতামূলক দত্তক সক্রিয় টায়ার প্রেসার মনিটরিং সিস্টেম (TPMS) তাদের কম খরচে এবং ছোট আকারের কারণে, উল্লেখযোগ্যভাবে গাড়ির নিরাপত্তা এবং জ্বালানি দক্ষতা বৃদ্ধি করে।
• চিকিৎসা: ক্ষুদ্রকরণের সৃষ্টির জন্য অনুমোদিত নিষ্পত্তিযোগ্য রক্তচাপ সেন্সর আক্রমণাত্মক পর্যবেক্ষণের জন্য (ক্যাথেটার), স্যানিটেশনের ব্যাপক উন্নতি করা এবং হাসপাতালে ক্রস-দূষণ হ্রাস করা। এগুলি বহনযোগ্য ভেন্টিলেটর, ইনফিউশন পাম্প এবং অবিচ্ছিন্ন স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ ডিভাইসগুলিতেও প্রয়োজনীয়।
• ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স: এমইএমএস ব্যারোমেট্রিক প্রেসার সেন্সরের মতো ফিচার তৈরি করে ইনডোর নেভিগেশন (ভবনগুলিতে মেঝে স্তর নির্ধারণ) এবং সঠিক উচ্চতা পরিমাপ ড্রোন এবং ফিটনেস ট্র্যাকারে সম্ভব। এটি মোবাইল এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসের বাজারের বৃদ্ধির একটি প্রধান চালক।
• শিল্প/আইওটি: কম বিদ্যুত খরচ এবং ছোট ফর্ম ফ্যাক্টর জন্য মূল enablers হয় ইন্ডাস্ট্রিয়াল ইন্টারনেট অফ থিংস (আইআইওটি) , কারখানা অটোমেশন, প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ, এবং পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ সিস্টেমে বেতার চাপ সেন্সর নোড স্থাপনের অনুমতি দেয়। এটি দক্ষতা এবং ভবিষ্যদ্বাণীমূলক রক্ষণাবেক্ষণ চালায়।

MগP-J10, J11, J12 পরম চাপ সেন্সর

প্রযুক্তি এবং কাজের নীতি

2.1 অন্তর্নিহিত পদার্থবিদ্যা

MEMS চাপ সেন্সরগুলি বিভিন্ন শারীরিক নীতি ব্যবহার করে একটি ডায়াফ্রামের যান্ত্রিক বিচ্যুতিকে একটি পরিমাপযোগ্য বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে।

Piezবাesistive Eচfect

• নীতি: দ piezoresistive প্রভাব বলে যে একটি অর্ধপরিবাহী উপাদানের (সিলিকনের মতো) বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তিত হয় যখন যান্ত্রিক চাপ ( $\sigma$ ) প্রয়োগ করা হয়।
• প্রক্রিয়া: একটি পাইজোরেসিটিভ সেন্সরে, প্রতিরোধকগুলি (প্রায়ই ডোপড সিলিকন বা পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন দিয়ে তৈরি) সিলিকন ডায়াফ্রামের পৃষ্ঠে ছড়িয়ে দেওয়া বা বসানো হয়। যখন চাপের কারণে ডায়াফ্রামটি বিচ্যুত হয়, তখন এই প্রতিরোধকগুলি চাপা পড়ে যায় ( $ϵ$ ), তাদের প্রতিরোধের পরিবর্তনের দিকে নিয়ে যায়  ( $\Delta R$ )
• আউটপুট: সাধারণত, চারটি প্রতিরোধককে ক-এ সাজানো থাকে হুইটস্টোন ব্রিজ সংবেদনশীলতা সর্বাধিক করা এবং তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ প্রদানের কনফিগারেশন, প্রয়োগকৃত চাপের সমানুপাতিক একটি ভোল্টেজ আউটপুট প্রদান করে।

ক্যাপাসিটিভ সেন্সিং

• নীতি: ক্যাপাসিটিভ সেন্সর বৈদ্যুতিক পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে চাপ পরিমাপ করে ক্যাপাসিট্যান্স ( $গ$ )
• প্রক্রিয়া: দ sensor consists of two parallel electrodes: the pressure-sensing diaphragm and a fixed back electrode. When pressure is applied, the diaphragm deflects, changing the distance ( $d$ ) দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে। যেহেতু ক্যাপাসিট্যান্স দূরত্বের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক ( $গ\propto ১/d$ ), প্রয়োগকৃত চাপ পরিবর্তন দ্বারা পরিমাপ করা হয় $গ$ .
• সুবিধা: সাধারণত অফার করে উচ্চ স্থিতিশীলতা , কম শক্তি খরচ , এবং নিম্ন তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা piezoresistive ধরনের তুলনায়, কিন্তু আরো জটিল readout circuitry প্রয়োজন.

অনুরণিত সেন্সিং

• নীতি: অনুরণিত সেন্সর পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে চাপ পরিমাপ করে প্রাকৃতিক অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি ( $f_0$ ) একটি মাইক্রো-যান্ত্রিক কাঠামোর (যেমন, একটি মরীচি বা মধ্যচ্ছদা)।
• প্রক্রিয়া: একটি মাইক্রো-মেকানিক্যাল রেজোনেটর দোদুল্যমান হতে চালিত হয়। যখন চাপ প্রয়োগ করা হয়, তখন কাঠামোর চাপ/স্ট্রেন পরিবর্তিত হয়, যার ফলে এর দৃঢ়তা এবং ভর বন্টন পরিবর্তন হয়। যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের এই পরিবর্তন অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিবর্তন ঘটায়, $f_0$ .
• সুবিধা: অত্যন্ত উচ্চ রেজোলিউশন এবং দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা , যেহেতু ফ্রিকোয়েন্সি একটি অন্তর্নিহিত ডিজিটাল এবং শক্তিশালী পরিমাপ পরামিতি।

2.2 ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়া

MEMS চাপ সেন্সর অত্যন্ত বিশেষ ব্যবহার করে নির্মিত হয় micromachining সেমিকন্ডাক্টর শিল্প থেকে অভিযোজিত কৌশল।

মাইক্রোমেশিনিং টেকনিক (বাল্ক বনাম সারফেস)

• বাল্ক মাইক্রোমেশিনিং:
  • প্রক্রিয়া: চাপ-সেন্সিং ডায়াফ্রাম এবং রেফারেন্স চেম্বারের মতো 3D কাঠামো তৈরি করতে সিলিকন ওয়েফারের বেশিরভাগ অংশ বেছে বেছে খোদাই করা জড়িত।
  • পদ্ধতি: অ্যানিসোট্রপিক ওয়েট এচ্যান্ট ব্যবহার করে (যেমন $\text{KOH}$ or $\text{TMAH}$ ) বা ড্রাই এচিং কৌশল যেমন ডিপ রিঅ্যাকটিভ আয়ন এচিং (DRIE)।
  • ফলাফল: ডায়াফ্রামের পুরুত্ব প্রায়শই স্তরে খোদাই করা গভীরতার দ্বারা নির্ধারিত হয়।
• সারফেস মাইক্রোমেশিনিং:
  • প্রক্রিয়া: যান্ত্রিক কাঠামো তৈরি করতে ওয়েফারের পৃষ্ঠে পাতলা ফিল্ম (পলিসিলিকন, সিলিকন নাইট্রাইড, ইত্যাদি) জমা করা এবং প্যাটার্ন করা জড়িত। যান্ত্রিক কাঠামো (যেমন, একটি ক্যাপাসিটিভ সেন্সরে চলমান প্লেট) মুক্ত করার জন্য একটি বলি স্তর জমা করা হয় এবং তারপর বেছে বেছে সরানো হয় (খোদাই করা)।
  • ফলাফল: কাঠামোগুলি সাধারণত পাতলা, ছোট এবং বৃহত্তর একীকরণ ঘনত্বের সাথে তৈরি করা হয়, প্রায়শই অ্যাক্সিলোমিটারের জন্য ব্যবহৃত হয় তবে কিছু ক্যাপাসিটিভ চাপ সেন্সরগুলির জন্যও ব্যবহৃত হয়।

ব্যবহৃত উপকরণ (সিলিকন, সিলিকন-অন-ইনসুলেটর)

• সিলিকন ( $\text{Si}$ ): দ primary material. It possesses excellent mechanical properties (high strength, low mechanical hysteresis, similar to steel), is a good semiconductor (allowing for piezoresistive doping), and its fabrication processes are highly mature and cost-effective.
• সিলিকন-অন-ইনসুলেটর ( $\text{SOI}$ ): একটি নিরোধক স্তরের উপরে সিলিকনের একটি পাতলা স্তর (ডিভাইস স্তর) সমন্বিত একটি যৌগিক ওয়েফার কাঠামো (বুরিড অক্সাইড, $\text{বাক্স}$ ) একটি বাল্ক সিলিকন সাবস্ট্রেটের উপর।
  • সুবিধা: কঠোর পরিবেশের জন্য উচ্চতর কর্মক্ষমতা অফার করে (উচ্চ তাপমাত্রা, বিকিরণ) এবং ডায়াফ্রাম বেধ এবং বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতার উপর সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে, যা উচ্চ-পারফরম্যান্স সেন্সরগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

2.3 প্রকার MEMS প্রেসার সেন্সর

প্রেসার সেন্সরগুলি রেফারেন্স পয়েন্টের সাথে সম্পর্কিত চাপের ধরণের উপর ভিত্তি করে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

• পরম চাপ সেন্সর:
  • তথ্যসূত্র: একটি আপেক্ষিক চাপ পরিমাপ নিখুঁত ভ্যাকুয়াম (0 $\text{পা}$ পরম) সেন্সরের রেফারেন্স গহ্বরের ভিতরে সিল করা।
  • ব্যবহার কেস: উচ্চতা পরিমাপ, আবহাওয়া স্টেশন এবং ফোনে ব্যারোমেট্রিক চাপ।
• গেজ চাপ সেন্সর:
  • তথ্যসূত্র: আপেক্ষিক চাপ পরিমাপ পরিবেষ্টিত বায়ুমণ্ডলীয় চাপ সেন্সরের বাইরে।
  • ব্যবহার কেস: টায়ার চাপ, জলবাহী সিস্টেম, শিল্প ট্যাংক স্তর. (মানক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, আউটপুট শূন্য।)
• ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সর:
  • তথ্যসূত্র: পরিমাপ পার্থক্য দুটি স্বতন্ত্র পোর্ট বা পয়েন্টের মধ্যে চাপে।
  • ব্যবহার কেস: প্রবাহের হার পরিমাপ করা (একটি সীমাবদ্ধতা জুড়ে চাপের ড্রপ পরিমাপ করে), HVAগ ফিল্টার পর্যবেক্ষণ।
• সিল করা চাপ সেন্সর:
  • তথ্যসূত্র: একটি উপসেট গেজ সেন্সর যেখানে রেফারেন্স গহ্বর একটি নির্দিষ্ট চাপে (সাধারণত সমুদ্রপৃষ্ঠে স্ট্যান্ডার্ড বায়ুমণ্ডলীয় চাপ) সিল করা হয়, যা স্থানীয় বায়ুমণ্ডলীয় চাপের তারতম্যের প্রতি সংবেদনশীল করে তোলে।
  • ব্যবহার কেস: যেখানে আউটপুট আবহাওয়া বা উচ্চতা পরিবর্তন নির্বিশেষে একটি ধ্রুবক রেফারেন্স চাপ হতে হবে।

মূল কর্মক্ষমতা পরামিতি

3.1 সংবেদনশীলতা এবং নির্ভুলতা

সংবেদনশীলতা এবং এর গুরুত্ব সংজ্ঞায়িত করা

• সংবেদনশীলতা সেন্সরের আউটপুট সংকেত পরিবর্তনের পরিমাপ ( $\Delta \text{আউটপুট}$ ) প্রতি ইউনিট চাপে পরিবর্তন ( $\Delta \text{P}$ ) It is typically expressed in units like mV/V/psi (millivolts per volt excitation per pound-force per square inch) or mV/Pa.
  • সূত্র: $\text{সংবেদনশীলতা}=\frac{\Delta \text{আউটপুট}}{\Delta \text{P}}$
• গুরুত্ব: উচ্চতর সংবেদনশীলতা মানে ক বড় বৈদ্যুতিক সংকেত প্রদত্ত চাপ পরিবর্তনের জন্য, সংকেত পরিমাপ, অবস্থা এবং সমাধান করা সহজ করে তোলে, বিশেষ করে নিম্ন-চাপের অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য।

নির্ভুলতা প্রভাবিত ফ্যাক্টর

নির্ভুলতা সেন্সরের পরিমাপ আউটপুট চাপের প্রকৃত মানের সাথে কতটা ঘনিষ্ঠভাবে মেলে তা নির্ধারণ করে। এটি প্রায়শই বেশ কয়েকটি ত্রুটির উত্সের সংমিশ্রণ হয়:

• নন-লিনিয়ারিটি (NL): দ deviation of the actual output curve from an ideal straight-line response.
• হিস্টেরেসিস: দ difference in output when the same pressure point is approached by increasing pressure versus decreasing pressure.
• অফসেট/জিরো-পয়েন্ট ত্রুটি: দ output signal when zero pressure is applied.
• তাপমাত্রার প্রভাব: পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার তারতম্যের কারণে আউটপুটে পরিবর্তন (3.3 এ সম্বোধন করা হয়েছে)।

ক্রমাঙ্কন কৌশল

উচ্চ নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে, সেন্সরগুলি ক্রমাঙ্কনের মধ্য দিয়ে যায়:

• ছাঁটাই: প্রাথমিক অফসেট এবং সংবেদনশীলতার বৈচিত্র কমাতে অন-চিপ প্রতিরোধকগুলিকে সামঞ্জস্য করা (পিজোরেসিস্টিভের জন্য) বা ডিজিটাল লুক-আপ টেবিলগুলি (স্মার্ট সেন্সরগুলির জন্য) প্রয়োগ করা।
• তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ: তাপমাত্রার পরিসর জুড়ে সেন্সরের প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করা এবং তাপমাত্রা-প্ররোচিত ত্রুটিগুলির জন্য সংশোধন করার জন্য একটি সংশোধন অ্যালগরিদম (প্রায়ই ইন্টিগ্রেটেড ASIগ-তে ডিজিটালভাবে) প্রয়োগ করা।

3.2 চাপ পরিসীমা এবং অতিরিক্ত চাপ

উপযুক্ত চাপ পরিসীমা নির্বাচন করা

• দ চাপ পরিসীমা চাপের একটি নির্দিষ্ট ব্যান্ড (যেমন, $0$ থেকে $100 psi) যার উপর সেন্সরটি তার কার্যকারিতা বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিচালনা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
• নির্বাচন: দ ideal sensor range should সর্বোচ্চ প্রত্যাশিত অপারেটিং চাপ মেলে সর্বোচ্চ রেজোলিউশন এবং সর্বোত্তম নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে অ্যাপ্লিকেশনটির সাথে একটি নিরাপত্তা মার্জিন (যেমন নির্ভুলতা প্রায়শই সম্পূর্ণ স্কেল আউটপুটের শতাংশ হিসাবে নির্দিষ্ট করা হয়, এফএসও )

অতিরিক্ত চাপের সীমা বোঝা

• সর্বোচ্চ অপারেটিং চাপ: দ highest pressure the sensor can be continuously subjected to without causing a permanent shift in performance specifications.
• অতিরিক্ত চাপের সীমা (বা বার্স্ট প্রেসার): দ maximum pressure the sensor can withstand without শারীরিক ক্ষতি বা বিপর্যয়মূলক ব্যর্থতা (যেমন, ডায়াফ্রাম ফেটে যাওয়া)।
  • উচ্চ চাপের রেটিং সহ একটি সেন্সর নির্বাচন করা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যেখানে চাপের স্পাইক বা আকস্মিক বৃদ্ধি সাধারণ, সিস্টেমের ব্যর্থতা রোধ করতে।

3.3 তাপমাত্রার প্রভাব

তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা এবং ক্ষতিপূরণ

• তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা: সমস্ত সিলিকন-ভিত্তিক MEMS সেন্সর তাপমাত্রার পরিবর্তনের জন্য সহজাতভাবে সংবেদনশীল। এটি দুটি প্রধান প্রভাব সৃষ্টি করে:
  • অফসেটের তাপমাত্রা সহগ (TCO): দ zero-pressure output changes with temperature.
  • স্প্যানের তাপমাত্রা সহগ (TCS): দ sensitivity of the sensor changes with temperature.
• ক্ষতিপূরণ: আধুনিক স্মার্ট MEMS সেন্সর সমন্বিত নিয়োগ করে ASICs (অ্যাপ্লিকেশন-স্পেসিফিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট) চিপের তাপমাত্রা পরিমাপ করতে এবং অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা জুড়ে এই ত্রুটিগুলিকে বহুলাংশে দূর করে, কাঁচা চাপের ডেটাতে ডিজিটালভাবে সংশোধন অ্যালগরিদম (ক্ষতিপূরণ) প্রয়োগ করুন।

অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা

• এটি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার পরিসীমা  (যেমন, $-40^{\circ }\text{গ}$ থেকে $125^{\circ }\text{গ}$ ) যার মধ্যে সেন্সর তার সমস্ত প্রকাশিত কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য পূরণের গ্যারান্টিযুক্ত, ক্ষতিপূরণের নির্ভুলতা সহ।

3.4 দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা

প্রবাহ এবং হিস্টেরেসিস বিবেচনা

• ড্রিফ্ট (জিরো-পয়েন্ট ড্রিফ্ট): দ change in the sensor's zero-pressure output over a long period of time (e.g., months or years), even when stored under constant conditions. This affects the long-term accuracy and may necessitate recalibration.
• হিস্টেরেসিস (চাপ হিস্টেরেসিস): দ output difference at a specific pressure point when reaching it via increasing pressure versus decreasing pressure. High hysteresis indicates poor elastic behavior of the diaphragm material or package stress.

দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিতকারী উপাদান

• প্যাকেজিং স্ট্রেস: সেন্সর প্যাকেজিং উপাদান (যেমন, ইপোক্সি, প্লাস্টিক) দ্বারা প্ররোচিত যান্ত্রিক চাপ বা মাউন্টিং প্রক্রিয়া সময়ের সাথে সাথে তাপ সাইক্লিং বা আর্দ্রতার কারণে পরিবর্তিত হতে পারে, যা প্রবাহের দিকে পরিচালিত করে।
• মিডিয়া সামঞ্জস্যতা: দ sensor material must be compatible with the fluid it is measuring (the "media"). Exposure to corrosive or moisture-laden media without adequate protection (e.g., a gel coating or metallic barrier) will rapidly degrade the sensor's performance.
• উপাদান ক্লান্তি: চাপের পরিবর্তন থেকে বারবার চাপের চক্রগুলি বস্তুগত ক্লান্তি সৃষ্টি করতে পারে, অবশেষে সেন্সরের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে।

MEMS চাপ সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন

4.1 মোটরগাড়ি শিল্প

এমইএমএস প্রেসার সেন্সর হল আধুনিক যানবাহনের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, কর্মক্ষমতা এবং নিরাপত্তা ব্যবস্থা উভয়কেই সমর্থন করে।

• টায়ার প্রেসার মনিটরিং সিস্টেম (TPMS): প্রতিটি টায়ারের ভালভ স্টেমের মধ্যে এমবেড করা প্রেসার সেন্সরগুলি বেতারভাবে টায়ারের চাপ নিরীক্ষণ করে। এটি নিরাপত্তা (ব্লোআউট প্রতিরোধ) এবং দক্ষতা (জ্বালানী অর্থনীতি অপ্টিমাইজ করা) জন্য অপরিহার্য।
• ম্যানিফোল্ড পরম চাপ (এমএপি) সেন্সর: দse measure the absolute pressure in the engine's intake manifold. The data is sent to the Engine Control Unit ( ইসিইউ ) ইঞ্জিনে প্রবেশ করা বাতাসের ঘনত্ব গণনা করতে, যা ফুয়েল ইনজেকশন এবং ইগনিশনের সময় সুনির্দিষ্ট পরিমাপের জন্য অনুমতি দেয়।
• ব্রেক চাপ পর্যবেক্ষণ: হাইড্রোলিক ব্রেকিং সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে যারা ইলেকট্রনিক স্থিতিশীলতা নিয়ন্ত্রণ ( ইএসসি ) এবং অ্যান্টি-লক ব্রেকিং সিস্টেম ( ABS ), ব্রেক লাইনে প্রয়োগ করা হাইড্রোলিক চাপ সঠিকভাবে নিরীক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ করতে।
• এক্সস্ট গ্যাস রিসার্কুলেশন (EGR) এবং পার্টিকুলেট ফিল্টার (DPF/GPF): ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সরগুলি পরিবেশগত বিধিগুলির সাথে সম্মতি নিশ্চিত করে নির্গমন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা নিরীক্ষণ করতে ফিল্টার এবং ভালভ জুড়ে চাপের ড্রপ পরিমাপ করে।

4.2 মেডিকেল ডিভাইস

মিনিয়েচারাইজেশন এবং নির্ভরযোগ্যতা চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনে সর্বাপেক্ষা গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে MEMS সেন্সর রোগীর নিরাপত্তা এবং রোগ নির্ণয়ে অবদান রাখে।

• রক্তচাপ পর্যবেক্ষণ:
  • আক্রমণাত্মক: ক্যাথেটার-টিপ সেন্সর (প্রায়শই পাইজোরেসিটিভ) নিবিড় পরিচর্যা বা অস্ত্রোপচারে সরাসরি ধমনীর মধ্যে রক্তচাপ পরিমাপ করার জন্য ব্যবহার করা হয়, অত্যন্ত সঠিক, রিয়েল-টাইম ডেটা প্রদান করে।
  • অ-আক্রমণকারী: স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রনিক রক্তচাপ কাফ এবং ক্রমাগত পরিধানযোগ্য মনিটরিং ডিভাইসে প্রয়োজনীয় উপাদান।
• আধান পাম্প: প্রেসার সেন্সরগুলি সঠিক ওষুধ সরবরাহ নিশ্চিত করতে, সম্ভাব্য বাধাগুলি সনাক্ত করতে বা লাইনটি খোলা আছে তা নিশ্চিত করতে তরল লাইনের চাপ নিরীক্ষণ করে।
• শ্বাসযন্ত্রের যন্ত্র (যেমন, ভেন্টিলেটর, CPAP মেশিন): উচ্চ সংবেদনশীল ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সরগুলি বায়ুপ্রবাহ পরিমাপ করতে, রোগীর ফুসফুসে সরবরাহ করা বাতাসের চাপ এবং আয়তন নিয়ন্ত্রণ করতে এবং শ্বাস নেওয়া/নিঃশ্বাস ত্যাগের চক্র পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়।

4.3 শিল্প অটোমেশন

শিল্প সেটিংসে, MEMS সেন্সরগুলি স্পষ্টতা উন্নত করতে, রক্ষণাবেক্ষণের খরচ কমাতে এবং দূরবর্তী পর্যবেক্ষণ সক্ষম করতে ঐতিহ্যগত, বড় সেন্সরগুলিকে প্রতিস্থাপন করে।

• প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ: ধ্রুবক চাপের মাত্রা বজায় রাখতে পাইপলাইন, চুল্লি এবং স্টোরেজ ট্যাঙ্কে ব্যবহৃত হয়, যা রাসায়নিক, তেল এবং গ্যাস এবং ফার্মাসিউটিক্যাল উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
• চাপ ট্রান্সমিটার: এমইএমএস সেন্সিং উপাদানগুলি রগড ট্রান্সমিটারে একত্রিত করা হয় যা দূরবর্তী পর্যবেক্ষণ এবং বিতরণ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমে একীকরণের জন্য প্রমিত ডিজিটাল বা এনালগ আউটপুট সংকেত প্রদান করে ( ডিসিএস )
• এইচভিএসি সিস্টেম (হিটিং, ভেন্টিলেশন এবং এয়ার কন্ডিশনার): ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সরগুলি বায়ু ফিল্টার জুড়ে চাপের ড্রপ নিরীক্ষণ করে কখন তাদের প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় (শক্তি দক্ষতার উন্নতি) এবং সুনির্দিষ্ট জলবায়ু নিয়ন্ত্রণের জন্য বায়ু প্রবাহের বেগ পরিমাপ করে।

4.4 কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স

MEMS সেন্সরগুলি পোর্টেবল ডিভাইসগুলিতে ব্যবহারকারীরা নির্ভর করে এমন অনেকগুলি স্মার্ট বৈশিষ্ট্য সক্ষম করে৷

• স্মার্টফোনে ব্যারোমেট্রিক প্রেসার সেন্সর: প্রদানের জন্য বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পরিমাপ করুন:
  • উচ্চতা ট্র্যাকিং: ফিটনেস এবং আউটডোর অ্যাপের জন্য।
  • ইনডোর নেভিগেশন (Z-Axis): একটি বহুতল ভবনে ব্যবহারকারীর মেঝে স্তর নির্ধারণ করতে মানচিত্রগুলিকে অনুমতি দেয়৷
  • আবহাওয়ার পূর্বাভাস: স্থানীয় আবহাওয়া পরিবর্তনের পূর্বাভাস দিতে ব্যবহৃত হয়।
• পরিধানযোগ্য ডিভাইস: অত্যন্ত নির্ভুলতার জন্য স্মার্টওয়াচ এবং ফিটনেস ট্র্যাকারগুলিতে ব্যবহৃত হয় উচ্চতা লাভ হাইকিং বা সিঁড়ি বেয়ে ওঠার মতো কার্যকলাপের সময় ট্র্যাকিং।
• ড্রোন: ব্যারোমেট্রিক সেন্সর অত্যন্ত সঠিক প্রদান করে উচ্চতা রাখা কার্যকারিতা, যা স্থিতিশীল ফ্লাইট এবং নেভিগেশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

ডান এমইএমএস প্রেসার সেন্সর নির্বাচন করা হচ্ছে

5.1 আবেদনের প্রয়োজনীয়তা

প্রথম ধাপ হল কর্মক্ষম পরিবেশ এবং পরিমাপের প্রয়োজনীয়তার একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ সংজ্ঞা।

নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা সনাক্তকরণ

• চাপের ধরন: প্রয়োজনীয় পরিমাপের ধরন নির্ধারণ করুন: পরম (শূন্যতার সাথে সম্পর্কিত), গেজ (পরিবেষ্টিত বাতাসের সাথে সম্পর্কিত), বা ডিফারেনশিয়াল (দুটি পয়েন্টের মধ্যে পার্থক্য)।
• চাপ পরিসীমা: সংজ্ঞায়িত করুন সর্বনিম্ন এবং সর্বোচ্চ প্রত্যাশিত অপারেটিং চাপ। সেন্সরের পূর্ণ-স্কেল পরিসরে সম্ভাব্য ক্ষণস্থায়ী স্পাইক সহ এই মানগুলিকে আরামদায়কভাবে বন্ধনী করা উচিত (→ ওভারপ্রেশার দেখুন)।
• নির্ভুলতা and Resolution: প্রয়োজনীয় নির্ভুলতা নির্দিষ্ট করুন (যেমন, $\pm 0.5\%\text{এফএসও}$ ) এবং ক্ষুদ্রতম চাপ পরিবর্তন যা অবশ্যই নির্ভরযোগ্যভাবে সনাক্ত করা উচিত ( রেজোলিউশন ) Higher accuracy often means higher cost and larger package size.
• মিডিয়া সামঞ্জস্যতা: পদার্থ (গ্যাস, তরল, বা ক্ষয়কারী রাসায়নিক) সনাক্ত করুন যার চাপ পরিমাপ করা হচ্ছে। ক্ষয় এবং ব্যর্থতা রোধ করতে সেন্সরের ভেজা উপকরণগুলি অবশ্যই মিডিয়ার সাথে রাসায়নিকভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে।

পরিবেশগত অবস্থা

• অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা: দ sensor must perform reliably across the expected ambient and media temperature extremes. This is crucial for selecting a sensor with proper temperature compensation.
• আর্দ্রতা এবং দূষণকারী: সেন্সরটি আর্দ্রতা, ধুলো বা অন্যান্য দূষকগুলির সংস্পর্শে এসেছে কিনা তা নির্ধারণ করুন। এটি প্রয়োজনীয় নির্দেশ করে ইনগ্রেস প্রোটেকশন (আইপি) রেটিং এবং whether a protected/sealed package is necessary.

5.2 সেন্সর স্পেসিফিকেশন

একবার আবেদনের প্রয়োজনীয়তা জানা হয়ে গেলে, প্রস্তুতকারকের ডেটা শীটটি অবশ্যই যাচাই করা উচিত।

মূল পরামিতি মূল্যায়ন

• সংবেদনশীলতা and Linearity: প্রয়োজনীয় রেজোলিউশনের জন্য সংবেদনশীলতা যথেষ্ট তা নিশ্চিত করুন। সমগ্র চাপ পরিসীমা জুড়ে সঠিক পরিমাপের গ্যারান্টি দিতে রৈখিকতা পরীক্ষা করুন।
• মোট ত্রুটি ব্যান্ড (TEB): এটি একক সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার, কারণ এটি সংজ্ঞায়িত করে সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রে সঠিকতা সম্পূর্ণ ক্ষতিপূরণকৃত তাপমাত্রা পরিসীমার উপরে এবং রৈখিকতা, হিস্টেরেসিস এবং তাপীয় ত্রুটিগুলি অন্তর্ভুক্ত করে। এটি একটি বাস্তবসম্মত কর্মক্ষমতা ছবি দেয়।
• প্রুফ প্রেসার/বার্স্ট প্রেসার: যাচাই করুন যে সেন্সরের অতিরিক্ত চাপের সীমা নিরাপদে সর্বোচ্চ প্রত্যাশিত চাপের উপরে, যেকোন সম্ভাব্য হাইড্রোলিক শক বা চাপের স্পাইক সহ।

শক্তি খরচ বিবেচনা

• ব্যাটারি চালিত, বহনযোগ্য, বা জন্য আইওটি ডিভাইস, কম শক্তি খরচ ( $\mu \text{A}$ স্তর) অপরিহার্য ক্যাপাসিটিভ সেন্সর বা উন্নত পাওয়ার-ডাউন মোড সহ স্মার্ট সেন্সরগুলি প্রায়শই ক্রমাগত-পাওয়ার পাইজোরেসিটিভ প্রকারের চেয়ে পছন্দ করে।
• দ choice between analog and digital output (e.g., ${\text{I}}^2\text{গ}$ , $\text{এসপিআই}$ ) এছাড়াও শক্তি খরচ এবং সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন সহজে প্রভাবিত করে.

5.3 প্যাকেজিং এবং মাউন্টিং

সেন্সরের প্যাকেজটি এমইএমএস ডাই রক্ষা এবং অ্যাপ্লিকেশনটির সাথে ইন্টারফেস করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

উপলব্ধ প্যাকেজিং বিকল্প

• সারফেস মাউন্ট ডিভাইস (SMD/LGA/QFN): একটি সম্মুখের সরাসরি সোল্ডারিং জন্য ছোট, কম খরচে প্যাকেজ পিসিবি , ভোক্তা এবং চিকিৎসা ডিভাইসে সাধারণ (যেমন, ব্যারোমেট্রিক সেন্সর)।
• পোর্টেড/কাঁটাযুক্ত প্যাকেজ: প্লাস্টিক বা সিরামিক প্যাকেজ সহ চাপ পোর্ট (বার্বস বা থ্রেড) টিউব সংযোগের জন্য, কম চাপ এবং প্রবাহ প্রয়োগের ক্ষেত্রে সাধারণ।
• মডিউল/ট্রান্সমিটার হাউজিং: শক্ত, প্রায়ই ধাতব, কঠোর শিল্প পরিবেশের জন্য থ্রেডেড পোর্ট এবং সংযোগকারী সহ হাউজিং, প্রায়ই মিডিয়া বিচ্ছিন্নতা (যেমন, তেল-ভরা গহ্বর) থাকে।

সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা জন্য মাউন্ট বিবেচনা

• যান্ত্রিক চাপ কমানো: দ sensor package is sensitive to external stress. When mounting on a পিসিবি (বিশেষ করে স্ক্রু দিয়ে), নিশ্চিত করুন যে অত্যধিক টর্ক বা অসম চাপ এড়ানো হয়, কারণ এটি শূন্য-বিন্দুতে পরিবর্তন ঘটাতে পারে ( অফসেট )
• ভেন্টিং: গেজ চাপ সেন্সর পরিবেষ্টিত বায়ু একটি ভেন্ট গর্ত প্রয়োজন. এই ভেন্টটি অবশ্যই তরল এবং দূষক থেকে সুরক্ষিত থাকতে হবে, প্রায়শই একটি বিশেষ প্যাকেজ ডিজাইন বা প্রতিরক্ষামূলক ঝিল্লির প্রয়োজন হয় (যেমন, একটি জেল আবরণ)।
• দrmal Management: সেন্সরটিকে তাপের উত্স থেকে দূরে রাখুন ( সিপিইউ , পাওয়ার উপাদান) তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট কমাতে যা ক্ষতিপূরণকৃত তাপমাত্রা পরিসীমা অতিক্রম করতে পারে।

5.4 খরচ বিবেচনা

খরচ সবসময় একটি ফ্যাক্টর, কিন্তু সর্বনিম্ন ইউনিট মূল্য খুব কমই সেরা দীর্ঘমেয়াদী সমাধান.

কর্মক্ষমতা এবং খরচের ভারসাম্য

• উচ্চ নির্ভুলতা, বৃহত্তর তাপমাত্রার ক্ষতিপূরণ, এবং মিডিয়া বিচ্ছিন্নতা সবই ইউনিট খরচ যোগ করে। অতিরিক্ত নির্দিষ্টকরণ এড়িয়ে চলুন; শুধুমাত্র কর্মক্ষমতা স্তর নির্বাচন করুন যে অ্যাপ্লিকেশন সত্যিই প্রয়োজন.
• ক্ষতিপূরণহীন বনাম ক্ষতিপূরণ: একটি কাঁচা, ক্ষতিপূরণবিহীন সেন্সর ডাই সস্তা তবে ব্যবহারকারীকে তাদের নিজস্ব সিস্টেমে জটিল, ব্যয়বহুল ক্রমাঙ্কন এবং তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ অ্যালগরিদমগুলি বিকাশ এবং প্রয়োগ করতে হবে, বিকাশের সময় বৃদ্ধি করে। একটি কারখানা-ক্যালিব্রেটেড, ক্ষতিপূরণ সেন্সর ( স্মার্ট সেন্সর ) একটি উচ্চ ইউনিট খরচ আছে কিন্তু উল্লেখযোগ্যভাবে সিস্টেম-স্তরের ইন্টিগ্রেশন খরচ কমিয়ে দেয়।

মালিকানার দীর্ঘমেয়াদী খরচ

• ক্রমাঙ্কন সময়, কঠোর পরিবেশে ড্রিফ্ট বা ব্যর্থতার কারণে সম্ভাব্য ওয়ারেন্টি দাবি এবং ব্যর্থ ইউনিটগুলিকে প্রতিস্থাপন বা পুনরায় ক্যালিব্রেট করার খরচ সহ মোট খরচ বিবেচনা করুন। একটি আরও শক্তিশালী, উচ্চ-মূল্যের সেন্সর যা ভাল দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা প্রদান করে প্রায়ই মালিকানার মোট খরচ কম দেয়।

সর্বশেষ উদ্ভাবন এবং ভবিষ্যতের প্রবণতা

6.1 উন্নত উপকরণ এবং তৈরি কৌশল

উদ্ভাবনগুলি সেন্সরের স্থিতিস্থাপকতা, স্থিতিশীলতা এবং সংবেদনশীলতা উন্নত করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।

নতুন উপাদানের ব্যবহার (যেমন, সিলিকন কার্বাইড ( $\text{SiC}$ ) গ্রাফিন, $\text{SOI}$ )

• সিলিকন কার্বাইড ( $\text{SiC}$ ): অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রায় (অতিরিক্ত) নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করার ক্ষমতার কারণে কঠোর পরিবেশের অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য (যেমন, ডাউন-হোল ড্রিলিং, গ্যাস টারবাইন, ইঞ্জিন কম্পার্টমেন্ট) অনুসন্ধান করা হচ্ছে $300^{\circ }\text{গ}$ ) যেখানে প্রচলিত সিলিকন সেন্সর ব্যর্থ হবে।
• সিলিকন-অন-ইনসুলেটর ( $\text{SOI}$ ): উচ্চ-কার্যক্ষমতা এবং স্বয়ংচালিত নিরাপত্তা-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ক্রমবর্ধমানভাবে গৃহীত হচ্ছে (যেমন, ADAS, ব্রেক-লাইন পর্যবেক্ষণ) কারণ এটি বিস্তৃত তাপমাত্রার পরিসরে (পর্যন্ত $150^{\circ }\text{গ}$ )
• গ্রাফিন: অত্যন্ত সংবেদনশীল, অতি-লো-পাওয়ার সেন্সর তৈরি করতে গ্রাফিনের উচ্চতর যান্ত্রিক শক্তি এবং বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করার জন্য গবেষণা চলছে যা ব্যতিক্রমীভাবে পাতলা।

উন্নত মাইক্রোমেশিনিং প্রসেস

• সিলিকনের মাধ্যমে ( $\text{টিএসভি}$ ): MEMS ডাই এবং ASIC-এর 3D স্ট্যাকিং সক্ষম করে, উল্লেখযোগ্যভাবে প্যাকেজ ফুটপ্রিন্ট হ্রাস করে ( জেড-উচ্চতা ) এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ বাড়ানো ( ইএমআই ) অনাক্রম্যতা।
• মরীচি-ঝিল্লি-দ্বীপ নকশা: মিনিট ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সরগুলির জন্য একটি নতুন ডায়াফ্রাম কাঠামো ( জেড-উচ্চতা ), চিকিৎসা ভেন্টিলেটর এবং শিল্প প্রবাহ মিটারের জন্য অত্যন্ত উচ্চ সংবেদনশীলতা প্রদান করে।

6.2 আইওটি এবং ওয়্যারলেস প্রযুক্তির সাথে একীকরণ

কানেক্টিভিটি সহ MEMS সেন্সরগুলির একত্রীকরণ হল শিল্প ও ভোক্তা বৃদ্ধির প্রাথমিক চালক।

• বেতার চাপ সেন্সর (লোরাওয়ান, $\text{এনবি-আইওটি}$ ): MEMS চাপ সেন্সর বেতার যোগাযোগ মডিউল (যেমন $\text{LoRaWAN}$ দীর্ঘ পরিসর/কম শক্তির জন্য বা $\text{এনবি-আইওটি}$ সেলুলার সংযোগের জন্য) স্বতন্ত্র গঠন করতে বেতার চাপ ট্রান্সমিটার .
• রিমোট মনিটরিং অ্যাপ্লিকেশন: দse wireless nodes eliminate costly cabling, enabling the rapid deployment of dense sensor networks in industrial settings ( আইআইওটি ) জন্য ভবিষ্যদ্বাণীমূলক রক্ষণাবেক্ষণ (সরঞ্জামের ব্যর্থতার পূর্বাভাস দিতে সূক্ষ্ম চাপের প্রবাহ পর্যবেক্ষণ করা) এবং দূরবর্তী প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ .
• এজ এআই এবং সেন্সর ফিউশন: আধুনিক "স্মার্ট" সেন্সরগুলি মেশিন লার্নিংকে অন্তর্ভুক্ত করছে ( এমএল ) কোর বা সমন্বিত ASICs যা সরাসরি চিপে ("প্রান্তে") ডেটা প্রক্রিয়া ও বিশ্লেষণ করতে পারে (যেমন, তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ, ফিল্টারিং, স্ব-নিদান)। এটি ডেটা ট্রান্সমিশন হ্রাস করে, শক্তি খরচ কমায় এবং দ্রুত, স্থানীয় সিদ্ধান্ত গ্রহণকে সক্ষম করে।

6.3 ক্ষুদ্রকরণ এবং কম শক্তি খরচ

Miniaturization একটি মূল প্রতিযোগিতামূলক ফ্যাক্টর রয়ে গেছে, বিশেষ করে ভোক্তা এবং চিকিৎসা বাজারের জন্য।

• সেন্সর ক্ষুদ্রকরণের প্রবণতা: ডাই সাইজ এবং প্যাকেজ সাইজ ক্রমাগত হ্রাস (নিচে $<1{\text{মিমি}}^2$ কিছু ক্ষেত্রে) ছোট পরিধানযোগ্য, শ্রবণযোগ্য এবং ইমপ্লান্টযোগ্য চিকিৎসা ডিভাইসে একীকরণের সুবিধা দেয়।
• আল্ট্রা-লো পাওয়ার ডিজাইন: ক্যাপাসিটিভ এবং রেজোন্যান্ট সেন্সিং প্রযুক্তির দিকে সরান, যা সাধারণত পাইজোরেসিটিভ ধরনের তুলনায় কম শক্তি খরচ করে। আধুনিক ডিজাইন উপ-এ স্ট্যান্ডবাই স্রোত অর্জন করছে $2\text{µA}$ পরিসীমা, ব্যাটারির আয়ু বাড়ানোর জন্য গুরুত্বপূর্ণ আইওটি শেষ নোড
• "প্রেশার এক্স" ইন্টিগ্রেশন: একটি একক সিস্টেম-ইন-প্যাকেজে (যেমন, তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, গ্যাস সেন্সিং) অন্যান্য কার্যকারিতার সাথে চাপ সেন্সরের সংহতকরণ ( এসআইপি ) স্থান সংরক্ষণ এবং নকশা সরলীকরণ.

শীর্ষ MEMS প্রেসার সেন্সর পণ্য

সেন্সর/সিরিজ	প্রস্তুতকারক	প্রাথমিক আবেদন	মূল প্রযুক্তি/বৈশিষ্ট্য
Bosch BMP388	বোশ সেন্সরটেক	ভোক্তা, ড্রোন, পরিধানযোগ্য	উচ্চ-নির্ভুলতা ব্যারোমেট্রিক চাপ/উচ্চতা পরিমাপ ( $\pm 0.08\text{hPa}$ আপেক্ষিক নির্ভুলতা); খুব ছোট, কম শক্তি।
Infineon DPS310	ইনফাইনন টেকনোলজিস	ভোক্তা, $\text{আইওটি}$ , নেভিগেশন	উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং কম শব্দের জন্য ক্যাপাসিটিভ সেন্সিং; চমৎকার তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা, মোবাইল এবং আবহাওয়া অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
এসটিমাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স LPS22HB	STMicroelectronics	ভোক্তা, Industrial, Wearable	ডিজিটাল আউটপুট সহ আল্ট্রা-কম্প্যাক্ট, কম-পাওয়ার পরম চাপ সেন্সর ( ${\text{I}}^2\text{গ}$ / $\text{এসপিআই}$ )); প্রায়শই জল-প্রতিরোধী মোবাইল ডিভাইসের জন্য ব্যবহৃত হয়।
TE কানেক্টিভিটি MS5837	TE সংযোগ	আলটিমিটার, ডাইভ কম্পিউটার, উচ্চ-রেজোলিউশন	ডিজিটাল আলটিমিটার/ডেপথ সেন্সর; জেল-ভরা, জল-প্রতিরোধী নকশা কঠোর মিডিয়া এবং পানির নিচের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে।
Amphenol NovaSensor NPA-100B	অ্যামফেনল অ্যাডভান্সড সেন্সর	মেডিকেল, শিল্প, কম চাপ OEM	উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা, পাইজোরেসিটিভ-ভিত্তিক, ছোট ফর্ম ফ্যাক্টর, প্রায়ই CPAP এবং ফ্লোমিটারের মতো মেডিকেল ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
মুরাতা SCC1300 সিরিজ	মুরাতা ম্যানুফ্যাকচারিং কো.	মোটরগাড়ি ( $\text{ADAS}$ , $\text{ABS}$ ), শিল্প	উচ্চ কর্মক্ষমতা, $3\text{D}$ সঙ্গে MEMS প্রযুক্তি $\text{এএসআইএল}$ রেটিং, নিরাপত্তা-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চতর স্থিতিশীলতার জন্য পরিচিত।
হানিওয়েল এবিপিএম সিরিজ	হানিওয়েল	শিল্প, চিকিৎসা, পরম/ব্যারোমেট্রিক	অত্যন্ত নির্ভুল, স্থিতিশীল ডিজিটাল ব্যারোমেট্রিক/পরম সেন্সর; উচ্চ মোট ত্রুটি ব্যান্ড (TEB) কর্মক্ষমতা জন্য পরিচিত.
প্রথম সেন্সর HCE সিরিজ	TE সংযোগ (acquired First Sensor)	চিকিৎসা (CPAP), নিম্ন-পার্থক্য চাপ	Piezoresistive সেন্সিং, প্রায়ই চিকিৎসা এবং HVAC-তে অত্যন্ত সংবেদনশীল নিম্ন-চাপ এবং প্রবাহ পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়।
সমস্ত সেন্সর DLHR সিরিজ	সমস্ত সেন্সর	আল্ট্রা-লো প্রেসার, মেডিকেল	সঙ্গে উচ্চ-রেজোলিউশন কম চাপ সেন্সর ${\text{গoBeam}}^2$ কম চাপে উচ্চতর কর্মক্ষমতা জন্য প্রযুক্তি $\text{HVAC}$ এবং medical markets.
মেরিট সেন্সর সিস্টেম বিপি সিরিজ	মেরিট সেন্সর সিস্টেম	কঠোর মিডিয়া, উচ্চ চাপ	মিডিয়া-বিচ্ছিন্ন চাপ সেন্সর উচ্চ-ভলিউম স্বয়ংচালিত এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মারা যায় যার জন্য কঠোর মিডিয়া সামঞ্জস্যের প্রয়োজন হয়।

উপসংহার

8.1 মূল পয়েন্টের সারাংশ

• প্রযুক্তি: MEMS চাপ সেন্সর ক্ষুদ্রাকৃতি, ব্যাচ-গড়া ডিভাইস, প্রাথমিকভাবে ব্যবহার করে piezoresistive or ক্যাপাসিটিভ ডায়াফ্রাম ডিফ্লেকশনের মাধ্যমে চাপ পরিমাপের প্রভাব।
• সুবিধা: দy offer superior ক্ষুদ্রকরণ , কম খরচে (ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণের কারণে), কম শক্তি খরচ , এবং high একীকরণ সম্ভাবনা ঐতিহ্যগত সেন্সর তুলনায়.
• মূল মেট্রিক্স: নির্বাচন যেমন পরামিতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় টোটাল এরর ব্যান্ড (TEB) , অতিরিক্ত চাপের সীমা , এবং মিডিয়া সামঞ্জস্য , প্রয়োজনীয় চাপ এবং তাপমাত্রা পরিসীমা জুড়ে নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করা।
• অ্যাপ্লিকেশন: দy are foundational to modern technology, enabling critical functions in মোটরগাড়ি (TPMS, MAP), মেডিকেল (রক্তচাপ, ভেন্টিলেটর), ইন্ডাস্ট্রিয়াল (প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ, HVAC), এবং কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স (স্মার্টফোন, ড্রোনের উচ্চতা)।

8.2 ভবিষ্যত আউটলুক

MEMS চাপ সেন্সিং এর ভবিষ্যত উন্নত ইন্টিগ্রেশন, সংযোগ এবং স্থিতিস্থাপকতা দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়:

• স্মার্ট সেন্সিং: দ trend toward integrating প্রান্তে AI/ML অব্যাহত থাকবে, সেন্সরগুলিকে কেবলমাত্র কাঁচা ডেটার পরিবর্তে কর্মযোগ্য অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করার অনুমতি দেবে, এতে আরও বৃদ্ধি পাবে আইআইওটি .
• কঠোর পরিবেশ: দ adoption of advanced materials like SiC and SOI will extend sensor use into more extreme temperature and pressure environments, particularly in electric vehicles ( ইভি ) তাপ ব্যবস্থাপনা এবং উচ্চ চাপ শিল্প প্রক্রিয়া.
• সর্বব্যাপীতা এবং খরচ হ্রাস: বানোয়াট কৌশলগুলির ক্রমাগত পরিমার্জন (TSV, উন্নত মাইক্রোমেশিনিং) আরও ছোট, আরও সাশ্রয়ী যন্ত্রের দিকে পরিচালিত করবে, স্মার্ট ফার্মিং, শক্তি সংগ্রহ এবং মাইক্রো-রোবোটিক্সের মতো নতুন বাজারে তাদের অনুপ্রবেশকে ত্বরান্বিত করবে৷