意法 | ST TMOS熱敏紅外傳感器: 精準檢測人員存在和移動

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意法半導發布新型人體存在和移動檢測芯片。STHS34PF80是一款帶有微加工熱敏晶體管（TMOS）的高集成度、超低功耗的紅外（IR）傳感器，可取代傳統的被動紅外（PIR）傳感技術，提升安保監視系統、家庭自動化設備和物聯網設備等場景的的監測性能。

傳統的PIR傳感器只有在被檢測物體移動時才能產生可測量的響應信號。而STHS34PF80傳感器內置熱敏晶體管，因此能夠檢測到靜止物體。此外，PIR傳感器感知移動物體需要Fresnel透鏡，而意法半導體的新探測器則采用了一個更簡單的無透鏡的結構。

意法半導體AMS MEMS子產品部總經理Simone Ferri表示：“今天的智能家居、智能建筑和物聯網需要精確的人員存在檢測功能，以提升照明、供暖、安保、安全監控等系統的控制能力，打造一個可持續發展的未來。ST的新型STHS34PF80是一款經濟實惠的超低功耗傳感器，不管被檢測到的人員是否在建筑內移動，都能確保建筑自動化系統的運行始終如一，不受干擾。此外，這款新產品還創新地將CMOS芯片制造工藝、硅微加工技術和低壓電路設計能力整合在一起。”買元器件現貨上唯樣商城！

STHS34PF80嵌入了人員存在和移動檢測智能算法，目標應用有警報安保系統、家庭自動化、智能照明、物聯網設備、智能儲物柜和智能可視對講系統。無透鏡四米檢測距離和80°視場角可覆蓋傳感器前方大部分區域。工作電流為10µA，功耗低于傳統PIR，以3.2mm x 4.2mm x 1.455mm貼裝封裝，結構緊湊，適用于自動化生產線高速組裝。該傳感器的抗直射光線干擾和電磁干擾（EMI）的能力很強。

ST提供的傳感器評估板STEVAL-MKI231KA可幫用戶簡化STHS34PF80的測試開發過程。開發人員只需把這塊子板插接到X-NUCLEO-IKS01A3或STEVAL-MKI109V3主板上，就可以用意法半導體的Unico-GUI圖形界面軟件對這款紅外傳感器進行配置，開始一個簡化的測量流程。在GitHub上可以找到STHS34PF80的驅動程序。此外，X-CUBE-MEMS1軟件包中還有一個現成的軟件庫，用于補償、檢測人或物體存在。用戶可以先快速運行簡單的應用程序，用STHS34PF80測量，測試結果，然后開始創建一個新應用程序。

詳細技術信息STHS34PF80采用意法半導體成熟可靠的絕緣體上硅（SOI）CMOS技術，在同一芯片上高效集成熱敏MOSFET（TMOS）晶體管以及數字讀出電路。TMOS熱敏器件對入射到晶體管柵極的紅外輻射的加熱效應很敏感。SOI的架構利用意法半導體成熟的MEMS（微機電系統）工藝簡化了微機械加工過程，對TMOS晶體管進行熱隔離，確保溫度感測的準確度。
  TMOS的電源電壓低于使晶體管完全導通所需的閾值電壓。在這種亞閾狀態下，漏極-源極電流高度依賴溫度，能夠對極低的紅外輻射做出反應，產生可以準確測量的電壓信號。這個物理特性使傳感器能夠通過紅外輻射檢測人的存在，與人是在移動還是靜止無關。  
亞閾工作模式的另一個好處是晶體管的功耗很低，基于STHS34PF80的傳感器的電池續航時間更長，因此需要的充電次數或電池數量更少。此外，標準CMOS制造技術能夠確保晶圓成本效益和良率，同時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，片上集成的數字接口可以直接連接主機，無需外加模擬前端電路。  
STHS34PF80現已量產，采用10引腳柵格陣列（LGA）封裝。