Análise e comparação de três sensores de umidade do solo

Através da pesquisa em três tipos de sensores de umidade do solo, pode-se verificar que o sensor capacitivo de umidade do solo é composto por tiras de alumínio interdigitadas para formar os eletrodos do capacitor, e utiliza o ar como dielétrico do capacitor. O valor da capacitância também mudará, então o capacitor pode ser usado como sensor de umidade do solo;

O sensor de umidade do solo do tipo resistência é composto por muitas pequenas unidades formadas por dois eletrodos que passam pela camada sensora de umidade. O valor da resistência muda alterando o número de unidades pequenas, podendo ser utilizado como sensor de umidade do solo;

O sensor de umidade do solo sensível a íons consiste em uma membrana sensível e um conversor. A membrana sensível é usada para identificar o tipo e a concentração de íons, e o conversor converte as informações detectadas pela membrana sensível em sinais elétricos, podendo também ser usado como sensor de umidade do solo.

Ao mesmo tempo, de acordo com os diagramas esquemáticos estruturais de três tipos diferentes de sensores de umidade do solo, verifica-se que devido à incompatibilidade do silício poroso com a tecnologia CMOS, as condições de processo e pós-processamento da preparação de silício poroso e o controle do tamanho dos poros e do tamanho dos poros são difíceis. 

O mecanismo úmido é mais complicado, então o principal meio de detecção de umidade do sensor de umidade CMOS é principalmente a poliftalimida. Sensores baseados em poliftalimida são compatíveis com processos CMOS, custam menos, não requerem processamento em alta temperatura e limpeza térmica e não são tão suscetíveis à umidade quanto as cerâmicas porosas.No entanto, se o sensor de umidade resistivo e o sensor de umidade sensível a íons forem produzidos pelo processo CMOS, eles precisarão alterar mais processos CMOS. 

Por exemplo: alterar a sequência dos processos de produção, utilizar novas máscaras, etc., custará muito dinheiro para a fita adesiva; e comparado com processos CMOS padrão, o processo é menos maduro, aumentando o risco de tape-out; ao mesmo tempo, há dificuldades no empacotamento com eletrônicos periféricos.

Além disso, o sensor capacitivo de umidade (CHS) tem recebido muita atenção devido à sua ampla faixa de detecção de umidade relativa, estrutura mais simples e forma equivalente, e processo de produção mais fácil.A vantagem de usar poliftalimida com estrutura de eletrodo de alumínio em forma de pente como meio de detecção de umidade do sensor capacitivo de umidade do solo é que ela é compatível com o processo CMOS, pode ser processada pelo processo CMOS padrão maduro e a tecnologia de processamento é relativamente simples, para que possa ser Integrar mais dispositivos (dispositivos sensíveis ou dispositivos de circuito periférico) no mesmo chip ou empacotá-los juntos, de modo que o soloo sensor de umidade tem melhor desempenho ou mais funções.Ao mesmo tempo, contribui para o desenvolvimento do sensor de umidade do solo na direção de miniaturização, integração, baixo custo e funções abrangentes.

Catálogo de Sensores Agrícolas

Catálogo de Sensores Agrícolas - NiuBoL -2024.pdf