Analyse und Vergleich von drei Bodenfeuchtesensoren

Durch die Untersuchung von drei Arten von Bodenfeuchtigkeitssensoren konnte festgestellt werden, dass der kapazitive Bodenfeuchtigkeitssensor aus ineinandergreifenden Aluminiumstreifen besteht, die die Elektroden des Kondensators bilden, und Luft als Dielektrikum des Kondensators verwendet. Auch der Kapazitätswert ändert sich, sodass der Kondensator als Bodenfeuchtigkeitssensor verwendet werden kann;

Der Bodenfeuchtigkeitssensor vom Widerstandstyp besteht aus vielen kleinen Einheiten, die aus zwei Elektroden bestehen, die durch die Feuchtigkeitsmessschicht verlaufen. Der Widerstandswert ändert sich durch Änderung der Anzahl kleiner Einheiten, sodass er als Bodenfeuchtigkeitssensor verwendet werden kann;

Der ionensensitive Bodenfeuchtesensor besteht aus einer empfindlichen Membran und einem Konverter. Die empfindliche Membran dient zur Identifizierung der Art und Konzentration der Ionen, und der Konverter wandelt die von der empfindlichen Membran erfassten Informationen in elektrische Signale um, sodass er auch als Bodenfeuchtigkeitssensor verwendet werden kann.

Gleichzeitig wird anhand der schematischen Strukturdiagramme von drei verschiedenen Arten von Bodenfeuchtigkeitssensoren festgestellt, dass aufgrund der Inkompatibilität von porösem Silizium mit der CMOS-Technologie die Prozessbedingungen und die Nachbearbeitung der Herstellung von porösem Silizium sowie die Kontrolle der Porengröße und Porengröße schwierig sind. 

Der Nassmechanismus ist komplizierter, daher besteht das Hauptmedium zur Feuchtigkeitserfassung des CMOS-Feuchtigkeitssensors hauptsächlich aus Polyphthalimid. Sensoren auf Polyphthalimidbasis sind mit CMOS-Prozessen kompatibel, kosten weniger, erfordern keine Hochtemperaturverarbeitung und thermische Reinigung und sind nicht so anfällig für Feuchtigkeit wie poröse Keramiken.Wenn jedoch der Widerstandsfeuchtigkeitssensor und der ionenempfindliche Feuchtigkeitssensor durch den CMOS-Prozess hergestellt werden, müssen sie weitere CMOS-Prozesse ändern. 

Zum Beispiel: Eine Änderung der Reihenfolge von Produktionsprozessen, die Verwendung neuer Masken usw. wird viele Tape-Out-Mittel kosten; und im Vergleich zu Standard-CMOS-Prozessen ist der Prozess weniger ausgereift, was das Risiko eines Tape-Outs erhöht; Gleichzeitig gibt es Schwierigkeiten bei der Verpackung mit Peripherieelektronik.

Darüber hinaus hat der kapazitive Feuchtigkeitssensor (CHS) aufgrund seines großen Erfassungsbereichs für die relative Luftfeuchtigkeit, seiner einfacheren Struktur und äquivalenten Form sowie seines einfacheren Produktionsprozesses große Aufmerksamkeit erregt.Der Vorteil der Verwendung von Polyphthalimid mit kammförmiger Aluminiumelektrodenstruktur als feuchtigkeitsempfindliches Medium eines kapazitiven Bodenfeuchtigkeitssensors besteht darin, dass es mit dem CMOS-Prozess kompatibel ist, mit einem ausgereiften Standard-CMOS-Prozess verarbeitet werden kann und die Verarbeitungstechnologie relativ einfach ist, sodass mehr Geräte (empfindliche Geräte oder periphere Schaltkreisgeräte) auf demselben Chip integriert oder zusammengepackt werden können, so dass der BodenDer Feuchtigkeitssensor hat eine bessere Leistung oder mehr Funktionen.Gleichzeitig fördert es die Entwicklung des Bodenfeuchtesensors in Richtung Miniaturisierung, Integration, geringe Kosten und umfassende Funktionen.

Katalog für Landwirtschaftssensoren

Agriculture-Sensors-Catalog-NiuBoL-2024.pdf