來源：意法半導(dǎo)體

帶有微加工熱敏晶體管的高集成度、超低功耗傳感器可取代傳統(tǒng)的被動(dòng)紅外探測(cè)器

近日，服務(wù)多重電子應(yīng)用領(lǐng)域、全球排名前列的半導(dǎo)體公司意法半導(dǎo)體發(fā)布新型人體存在和移動(dòng)檢測(cè)芯片，可提升傳統(tǒng)使用被動(dòng)紅外(PIR)傳感技術(shù)的安保監(jiān)視系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)性能。

傳統(tǒng)的PIR傳感器只有在被檢測(cè)物體移動(dòng)時(shí)才能產(chǎn)生可測(cè)量的響應(yīng)信號(hào)。而STHS34PF80傳感器內(nèi)置熱敏晶體管，因此能夠檢測(cè)到靜止物體。此外，PIR傳感器感知移動(dòng)物體需要Fresnel透鏡，而意法半導(dǎo)體的新探測(cè)器則采用了一個(gè)更簡(jiǎn)單的無透鏡的結(jié)構(gòu)。

意法半導(dǎo)體AMS MEMS子產(chǎn)品部總經(jīng)理Simone Ferri表示：“今天的智能家居、智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)需要精確的人員存在檢測(cè)功能，以提升照明、供暖、安保、安全監(jiān)控等系統(tǒng)的控制能力，打造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的未來。ST的新型STHS34PF80是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的超低功耗傳感器，不管被檢測(cè)到的人員是否在建筑內(nèi)移動(dòng)，都能確保建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行始終如一，不受干擾。此外，這款新產(chǎn)品還創(chuàng)新地將CMOS芯片制造工藝、硅微加工技術(shù)和低壓電路設(shè)計(jì)能力整合在一起?！?/p>

STHS34PF80嵌入了人員存在和移動(dòng)檢測(cè)智能算法，目標(biāo)應(yīng)用有警報(bào)安保系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化、智能照明、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能儲(chǔ)物柜和智能可視對(duì)講系統(tǒng)。無透鏡四米檢測(cè)距離和80°視場(chǎng)角可覆蓋傳感器前方大部分區(qū)域。工作電流為10μA，功耗低于傳統(tǒng)PIR，以3.2mm x 4.2mm x 1.455mm貼裝封裝，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于自動(dòng)化生產(chǎn)線高速組裝。該傳感器的抗直射光線干擾和電磁干擾（EMI）的能力很強(qiáng)。

ST提供的傳感器評(píng)估板STEVAL-MKI231KA可幫用戶簡(jiǎn)化STHS34PF80的測(cè)試開發(fā)過程。開發(fā)人員只需把這塊子板插接到X-NUCLEO-IKS01A3 或 STEVAL-MKI109V3 主板上，就可以用意法半導(dǎo)體的 Unico-GUI圖形界面軟件對(duì)這款紅外傳感器進(jìn)行配置，開始一個(gè)簡(jiǎn)化的測(cè)量流程。在GitHub上可以找到STHS34PF80的驅(qū)動(dòng)程序。此外，X-CUBE-MEMS1軟件包中還有一個(gè)現(xiàn)成的軟件庫，用于補(bǔ)償、檢測(cè)人或物體存在。用戶可以先快速運(yùn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，用STHS34PF80測(cè)量，測(cè)試結(jié)果，然后開始創(chuàng)建一個(gè)新應(yīng)用程序。

詳細(xì)技術(shù)信息

STHS34PF80采用意法半導(dǎo)體成熟可靠的絕緣體上硅(SOI) CMOS技術(shù)，在同一芯片上高效集成熱敏MOSFET(TMOS)晶體管以及數(shù)字讀出電路。TMOS熱敏器件對(duì)入射到晶體管柵極的紅外輻射的加熱效應(yīng)很敏感。SOI的架構(gòu)利用意法半導(dǎo)體成熟的MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）工藝簡(jiǎn)化了微機(jī)械加工過程，對(duì)TMOS晶體管進(jìn)行熱隔離，確保溫度感測(cè)的準(zhǔn)確度。

TMOS的電源電壓低于使晶體管完全導(dǎo)通所需的閾值電壓。在這種亞閾狀態(tài)下，漏極-源極電流高度依賴溫度，能夠?qū)O低的紅外輻射做出反應(yīng)，產(chǎn)生可以準(zhǔn)確測(cè)量的電壓信號(hào)。這個(gè)物理特性使傳感器能夠通過紅外輻射檢測(cè)人的存在，與人是在移動(dòng)還是靜止無關(guān)。

亞閾工作模式的另一個(gè)好處是晶體管的功耗很低，基于STHS34PF80的傳感器的電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)，因此需要的充電次數(shù)或電池?cái)?shù)量更少。此外，標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造技術(shù)能夠確保晶圓成本效益和良率，同時(shí)利用亞微米晶體管可以降低傳感器的尺寸。這與PIR傳感器不同，PIR傳感器的靈敏度可能取決于熱電像素的大小。此外，片上集成的數(shù)字接口可以直接連接主機(jī)，無需外加模擬前端電路。

STHS34PF80現(xiàn)已量產(chǎn)，采用10引腳柵格陣列(LGA)封裝。

審核編輯 黃宇