CO2傳感IC風(fēng)向，尺寸更小、功耗更低

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）氣體傳感，在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用很普遍，在現(xiàn)在的法規(guī)與安全標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)氣體的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)是必要的。比如房間內(nèi)的甲醛檢測(cè)、煙霧監(jiān)測(cè)、二氧化碳監(jiān)測(cè)等等。

二氧化碳監(jiān)測(cè)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。作為我們熟知的一類(lèi)氣體，其濃度對(duì)很多方面都有影響，比如它會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)、影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。

多樣的二氧化碳傳感技術(shù)路線(xiàn)

在整個(gè)氣體傳感領(lǐng)域，按照技術(shù)原理進(jìn)行劃有很多不同類(lèi)型的傳感器，如半導(dǎo)體氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器等。從目前的應(yīng)用中，可以看到以半導(dǎo)體、電化學(xué)、光學(xué)技術(shù)流派為主。

具體到二氧化碳傳感領(lǐng)域，紅外型二氧化碳傳感器屬于針對(duì)性監(jiān)測(cè)的高性能選擇。紅外型二氧化碳傳感器即利用非色散紅外（NDIR）原理對(duì)空氣中存在的CO2進(jìn)行探測(cè)，CO2在特定波長(zhǎng)的紅外光下具有吸收特性，會(huì)導(dǎo)致光強(qiáng)發(fā)生變化，光強(qiáng)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換通過(guò)電信號(hào)計(jì)算出CO2濃度，屬于典型的光學(xué)技術(shù)流派。

這種類(lèi)型的CO2傳感選擇性高能夠有效地分辨氣體種類(lèi)，抗干擾能力強(qiáng)，不依賴(lài)氧氣，在分辨率、輸出線(xiàn)性度、響應(yīng)時(shí)間上有著天然的優(yōu)勢(shì)，因此在成本上略高。

催化型CO2傳感器則是利用了催化劑對(duì)CO2的吸附和反應(yīng)能力，催化劑都是對(duì)CO2具有較強(qiáng)吸附性的金屬氧化物，吸附CO2后二者會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生可以觀(guān)測(cè)到的信號(hào)。這里這個(gè)信號(hào)，可能是通過(guò)電化學(xué)技術(shù)也可能通過(guò)光學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

這種類(lèi)型的CO2傳感穩(wěn)定性很好，在工業(yè)氣體監(jiān)測(cè)領(lǐng)域、環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著較多應(yīng)用。

熱傳導(dǎo)二氧化碳傳感器也是一類(lèi)占比很大的傳感類(lèi)型，基于不同氣體在相同條件下具有不同熱傳導(dǎo)率原理。氣體濃度的變化會(huì)讓熱傳導(dǎo)率發(fā)生變化，進(jìn)而引起傳感器表面溫度的變化，通過(guò)熱敏元件電阻的變化就能檢測(cè)出目標(biāo)氣體的濃度。

熱導(dǎo)原理相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)濃度的界定就比較寬泛，而且也容易受到環(huán)境溫度的影響，即便通過(guò)補(bǔ)償元件對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，也只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)等級(jí)量程的區(qū)分，主要應(yīng)用場(chǎng)所在民用場(chǎng)景應(yīng)用得較多。

向更小尺寸與更低成本發(fā)展的CO2傳感

CO2傳感器市場(chǎng)在需求升級(jí)中呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，QYResearch預(yù)計(jì)2029年全球CO2氣體傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到11.9億美元，未來(lái)幾年年復(fù)合增長(zhǎng)率CAGR為7.5%。而在目前CO2傳感器行業(yè)中，傳感器也開(kāi)始向智能化，微型化，低功耗等方面發(fā)展。

Sensirion不久前宣布旗下最新款二氧化碳傳感器系列將于2024下半年推出，STCC4著重在微型以及低功耗上進(jìn)行革新，是目前市面上用于直接測(cè)量二氧化碳濃度的史上最小傳感器之一，旨在可以無(wú)縫集成到緊湊型的電子設(shè)備中。

該CO2傳感基于熱導(dǎo)傳感技術(shù)，主打在低功耗的條件下提供室內(nèi)空氣質(zhì)量應(yīng)用所需的精度，4×3×1.2的極小尺寸也契合現(xiàn)在室內(nèi)電子設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)。

基于紅外的CO2傳感也在盡可能降低功耗，煒盛科技的MH-Z19系列，將成熟的紅外吸收氣體檢測(cè)技術(shù)與精密光路設(shè)計(jì)、精良電路設(shè)計(jì)結(jié)合得很好的一個(gè)產(chǎn)品。整體的平均電流不會(huì)超過(guò)20mA，極限狀況下的峰值電流也不超過(guò)150mA，在保證紅外原理出色的檢測(cè)性能下保證了低功耗優(yōu)勢(shì)。

小結(jié)

微型化和低功耗是很明朗的CO2傳感器發(fā)展趨勢(shì)，不同技術(shù)原理的傳感器在響應(yīng)速度、精度、氣體選擇性、成本等各項(xiàng)參數(shù)上各有優(yōu)劣，但不論哪個(gè)技術(shù)類(lèi)型的CO2傳感都在盡可能減小傳感IC尺寸并不斷減低功耗來(lái)適應(yīng)現(xiàn)在的場(chǎng)景需求。