今天活躍在國(guó)際傳感器市場(chǎng)上的仍然是德國(guó)、日本、美國(guó)、俄國(guó)等老牌工業(yè)國(guó)家的企業(yè)。在這些國(guó)家里,傳感器的應(yīng)用范圍很廣,許多廠家的生產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化,有些企業(yè)的年生產(chǎn)能力已達(dá)到幾千萬(wàn)只甚至幾億只。相比之下,中國(guó)傳感器的應(yīng)用范圍還比較窄,更多的應(yīng)用仍然停留在工業(yè)測(cè)量與控制等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域。
2011年中國(guó)傳感器行業(yè)產(chǎn)量約27.5億只,2012年約32億只。2013年中國(guó)傳感器行業(yè)產(chǎn)量達(dá)到38.6億只。傳感器可實(shí)現(xiàn)將物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)量,在各領(lǐng)域都需要使用傳感器,下游應(yīng)用覆蓋工業(yè)檢測(cè)、航空航天、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)、安防、通信、汽車等人類社會(huì)的各行各業(yè)。中國(guó)汽車工業(yè)消費(fèi)占據(jù)42.4%的份額。2012年中國(guó)傳感器需求量為24億只,2013年達(dá)到26.8億只,未來(lái)幾年間年均增速超過(guò)10.5%。
石墨烯還可以以光子傳感器的面貌出現(xiàn)在更大的市場(chǎng)上,用于檢測(cè)光纖中攜帶的信息。現(xiàn)在,這個(gè)角色還在由硅擔(dān)當(dāng),但硅的時(shí)代似乎就要結(jié)束。去年10月,IBM的一研究小組首次披露了他們研制的石墨烯光電探測(cè)器,接下來(lái)人們要期待的就是基于石墨烯的太陽(yáng)能電池和液晶顯示屏了。
英國(guó)劍橋大學(xué)及法國(guó)CNR的研究人員已經(jīng)制造出超快鎖模石墨烯激光器。由于石墨烯為零能隙的半導(dǎo)體,這項(xiàng)研究成果不僅令人意外,而且顯示了石墨烯在光電器件上大有可為。
從廣義上講,傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的裝置;簡(jiǎn)單說(shuō)傳感器是將外界信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。傳感器的發(fā)展和傳感器制造的工藝有著密切的聯(lián)系,在近現(xiàn)代的科技發(fā)展中,制造工藝的進(jìn)步也促進(jìn)了傳感器制造業(yè)的進(jìn)步。
背景:
傳感器在近現(xiàn)代主要的制造工藝有四種,分別是集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器和陶瓷傳感器。
1、集成傳感器
集成傳感器的生產(chǎn)工藝,和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)硅基半導(dǎo)體集成電路工藝是基本相同的。傳感器通過(guò)集成方式進(jìn)行制造后,可以獲得更小的體積并集成更多的功能,部分集成傳感器可以擁有一部分處理功能,來(lái)處理被測(cè)量信號(hào)。
2、薄膜傳感器
薄膜傳感器的制造涉及了納米等先進(jìn)技術(shù),薄膜傳感器的制作方法是在介質(zhì)襯底也就是基板上,用敏感材料形成一層薄膜。薄膜傳感器在制作時(shí)也可以復(fù)合一些電路系統(tǒng),這需要使用到混合工藝。
3、厚膜傳感器
厚膜傳感器和薄膜傳感器相對(duì)應(yīng),也是在基片上形成膜來(lái)進(jìn)行制造,區(qū)別是厚膜傳感器是在陶瓷制造的基片上,用敏感材料的漿料進(jìn)行涂覆。厚膜傳感器的制造材料多是氧化鋁,涂層形成后進(jìn)行熱處理,這樣厚膜即可成型。
4、陶瓷傳感器
陶瓷傳感器即新工藝的應(yīng)用也是傳統(tǒng)材料的應(yīng)用,陶瓷傳感器所使用的陶瓷材料是精細(xì)陶瓷也被稱為高科技陶瓷,陶瓷傳感器的制造主要是依靠標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或變種的溶膠工藝,完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后,將成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。
傳感器的制造工藝中厚膜傳感器和陶瓷傳感器的生產(chǎn)工藝有很多相通之處,因此也可以將厚膜傳感器制造工藝?yán)斫鉃樘沾蓚鞲衅髦圃旃に嚨囊环N變形。傳感器的各種制造工藝之間并沒(méi)有明確的優(yōu)劣之分,各個(gè)制造工藝都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足,但目前厚膜和陶瓷技術(shù)應(yīng)用的更為廣泛。