Anturielementtejä

Anturielementtejä ovat sensorin toiminnan ydin, jotka muuntavat fyysisen suureen sähkösignaalin. Ne muodostavat muuntamisen perusosan ja voivat esiintyä yksittäisinä elementteinä tai osina pienissä paketeissa. Usein anturielementti tarvitsee lisäksi sähköisen lukuprosessin ja suojakotelon, jotta mittaus on luotettava ja käyttökelpoinen.

Erilaisia muuntamisperiaatteita ovat resistiiviset, kapasitiiviset, piezoelektriset, optiset, elektrokemialliset ja magnetiset elementit. Esimerkkejä: lämpötilan mittauksessa käytetään RTD- ja NTC/PTC-thermistoreita; paineessa ja tärinässä käytetään piezoresistiveja tai kapasitiivisia elementtejä; valon mittauksessa käytetään fotodiodeja ja fototransistoreita; kaasujen ja kemikaalien mittauksessa elektrokemiallisia soluja; magneettikenttien mittauksessa Hall- ja magnetoresistive-elementtejä.

Materiaalit ja valmistus: Anturielementtejä valmistetaan yleisesti MEMS-tekniikalla ja mikroelektroniikalla silikoniin perustuvista rakenteista sekä ohutkalvo- ja oksidikerroksista. Käytetty materiaali voi olla piin (silicon), metallikerroksia ja oksideja sekä orgaanisia polymeereja ja 2D-materiaaleja kuten grafiini. Prosessit sisältävät litografiaa, ohutkalvopäällyksiä sekä tarkkaa etsausta.

Suorituskykyyn vaikuttavat ominaisuudet ovat herkkyys, lineaarisuus, vasteaika, toistettavuus sekä lämpötilariippuvuus ja pitkäaikaiskestävyys. Valinta riippuu sovelluksesta, kuten mittausalueesta, ympäristöstä ja vaaditusta signaalinlaadusta.

Anturielementti ei ole sama kuin valmis sensor; se on sensorin transduktiomekanismi. Täydellinen sensori sisältää lisäksi pakkausta, kalibrointia sekä signaalin esikäsittelyä ja liitäntöjä.