halvledarsensorer

Halvledarsensorer är sensorer som i stor utsträckning bygger på halvledarmaterial, främst kisel, för att omvandla en fysisk storhet till en elektrisk signal. De används i ett brett spektrum av tillämpningar och kännetecknas av hög integration, små dimensioner och möjligheten till massproduktion.

Principerna bygger på olika fysiska fenomen beroende på vad sensorn mäter. Vid optoelektroniska sensorer utnyttjas fotogenerering i p-n- junctioner eller förändringar i ledningsbandet. Exempel är fotodioder som genererar ström vid ljus, fototransistoren som förstärker signaler och bildsensorer som fångar ljus och omvandlar det till digital data. Andra sensortyper innefattar termiska sensorer som kalibreringsbara diodbaserade temperaturgivare, samt Hall-sensorer som mäter magnetfält. Inom MEMS-teknik finns tryck-, acceleration- och gyrosensorelement som ofta kombineras med halvledarteknik.

Kategorier av halvledarsensorer inkluderar optoelektroniska sensorer (fotodioder, fototransistor), bildsensorer (CMOS/CCD), termiska sensorer, Hall-sensorer och MEMS-baserade tryck- och accelerationssensorer. Dessa sensorer används i smartphones och kameror, fordonssektorn, industrin och medicinska instrument, samt i miljö- och forskningsapplikationer där små och robusta sensorer krävs.

Fördelar med halvledarsensorer inkluderar hög känslighet, snabb respons, låg vikt och god möjligheter till integration med elektronik. Utmaningar inkluderar temperaturkänslighet, brus och långsiktig driftstabilitet. Utvecklingen fokuserar på CMOS-/SOI-baserade processer, lägre strömförbrukning, högre noggrannhet och ökad motståndskraft mot strålning.

Historiskt utvecklades sensortekniken från tidiga diodbaserade fotodetektorer på 1950-talet till dagens avancerade CMOS- och bildsensorer samt MEMS-sensorer.