英飞凌推出新型超声传感器，开拓新的应用领域

02-18 08:02

电子发烧友网综合报道。超声波被广泛使用。比如在医疗领域，超声波可以用于各种诊断甚至清除结石；可用于工业领域的无损检测和焊接。过去，压电材料是关键超声传感器的主要用途。最近，英飞凌宣布开发电容式微机械超声传感器（CMUT）在技术方面取得了重大进展。

选用 eWLB 封装的 CMUT，来源：英飞凌

CMUT 是什么？

不像传统的压电体材料依靠材料本身变形，CMUT 它是一种传感器，通过微加工半导体膜片的偏移来传输和检查超声波。核心结构由基底和可移动顶膜组成，通过绝缘材料与内腔分离，形成电容结构。

基于同一领域的论文信息，在运行过程中，CMUT 薄膜通过施加DC偏置电压向基底移动，然后叠加交流电流引起振动，产生超声波。接收时，声波引起的薄膜振动会改变电容值，进而产生电信号。CMUT 通过薄膜的几何参数(如半径、厚度)来决定工作频率，可以实现数百个 kHz 到数十 MHz 覆盖宽频带。

CMUT 材料多为硅基，部分设计采用石墨烯或金属玻璃薄膜。制造工艺适合 CMOS 集成，适合大规模生产。

英飞凌说，借助 CMUT 第一个高度集成的单芯片解决方案是以技术为基础的。 MEMS 超声传感器占用面积小，性能强，功耗低，可广泛应用于开发新型超声应用，优化消费电子、汽车工业和医疗技术领域的当前应用。

相对于单管解决方案，英飞凌的 MEMS 和 ASIC 整合技术可以将本底噪声降低到传统压电陶瓷材料的二十分之一，并将绝对信号提高1000倍。

开拓更多的应用领域

根据英飞凌的介绍，CMUT 从消费电子到医疗器械等多个行业都可以应用技术。

英飞凌的 CMUT 该技术可以在任何固体材料下实现固体触摸按钮，如玻璃甚至金属，而不会使表面变形。它为传统的机械按键提供了更耐用、更可靠的替代品，降低了损坏风险，延长了设备的整体使用寿命。基于可能受到湿度、温度等环境因素影响的电容式触摸按钮， CMUT 触摸按钮与水完全匹配，并具有高电磁兼容性。（EMC）。由于该技术缩小了按钮的大小，因此可以集成从智能手机到工业操作面板等各种设备，例如可以将触摸按钮安装在手机的金属框架下，或者替代汽车门把手，从而实现整洁的设计。

家用电器领域，在洗衣机、洗碗机、饮水机等一些需要液位检测的设备上，CMUT 与传统接触式电极相比，可连续测量填充液位，避免被腐蚀的危险。

CMUT 该技术也可用于开发和使用超声波技术的创新医疗器械，如可穿戴设备，用于生命体征监测、健康跟踪和微创医疗诊断。借助 CMUT 技术，这些设备可以连续监测和反馈，而不是一次性测量，这样可以更早发现潜在的健康问题，提高患者的治疗效果。它们非常适合可穿戴设备和定点护理，因为它们体积小，功耗低。

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