Микроэлектромеханический CMOS-датчик газов может применяться в схемах смартфонов

На прошедшей выставке MEMS Executive Congress 2015 компания Cambridge CMOS Sensors анонсировала кристалл датчика газа, выполненный по технологии MEMS-CMOS и имеющий площадь 1 кв.мм. Это достаточно компактное и недорогое решение, которое может использоваться в схемах мобильных устройств. Впервые компании удалось обойти Apple в сфере разработки инновационных типов МЭМС датчиков для смартфонов.

Новый датчик CCS811 может быть настроен на считывание летучих органических соединений, таких как окись углерода, формальдегиды. Кроме этого, компонент может быть задействован для анализа содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе. Датчик может детектировать этанол и другие вредные газы. Возможен вариант использования устройства для оценки чистоты уличного воздуха (с измерением уровня NO2). Большим преимуществом нового MEMS-CMOS датчика является возможность масштабирования по мере дальнейшей миниатюризации полупроводниковых компонентов.

В верхней части чипа находится металлооксидный слой (оксид олова) с золотыми контактами под ним, через которые осуществляется измерение сопротивления оксида. Под золотыми контактами предусмотрен компактный нагревательный элемент, подогревающий всю сборку. Сопротивление верхнего слоя находится в прямой зависимости от газа, проходящего через корпус (через отверстие).

В самой свежей версии компонента задействован микроконтроллер Silicon Labs 8051, считывающий сопротивление слоя оксида металла между золотыми контактами и сохраняющий показания в реальном времени. Когда считываемое значение достигает порогового уровня, на прикладной процессор смартфона подаётся сигнал прерывания (либо, как вариант, прикладной процессор может опрашивать периодически микроконтроллер, очищать его буфер, чертить график качества воздуха и т.п.).

Размер датчика CCS811 с микроконтроллером 8051 в одном общем корпусе LGA: 2,7 х 4 х 0,6 мм. Для коммуникации с чипом предусмотрен интерфейс I2S. Энергопотребление компонента составляет менее 1,2 мВт в активном режиме и менее 6 мкВт – в режиме ожидания.