带有微加工热敏晶体管的高集成度、超低功耗传感器可取代传统的被动红外探测器

　　近日，服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体发布新型人体存在和移动检测芯片，可提升传统使用被动红外(PIR)传感技术的安保监视系统、家庭自动化设备和物联网设备的监测性能。

　　传统的PIR传感器只有在被检测物体移动时才能产生可测量的响应信号。而STHS34PF80传感器内置热敏晶体管，因此能够检测到静止物体。此外，PIR传感器感知移动物体需要Fresnel透镜，而意法半导体的新探测器则采用了一个更简单的无透镜的结构。

　　意法半导体AMS MEMS子产品部总经理Simone Ferri表示：“今天的智能家居、智能建筑和物联网需要精确的人员存在检测功能，以提升照明、供暖、安保、安全监控等系统的控制能力，打造一个可持续发展的未来。ST的新型STHS34PF80是一款经济实惠的超低功耗传感器，不管被检测到的人员是否在建筑内移动，都能确保建筑自动化系统的运行始终如一，不受干扰。此外，这款新产品还创新地将CMOS芯片制造工艺、硅微加工技术和低压电路设计能力整合在一起。”

　　STHS34PF80嵌入了人员存在和移动检测智能算法，目标应用有警报安保系统、家庭自动化、智能照明、物联网设备、智能储物柜和智能可视对讲系统。无透镜四米检测距离和80°视场角可覆盖传感器前方大部分区域。工作电流为10µA，功耗低于传统PIR，以3.2mm x 4.2mm x 1.455mm贴装封装，结构紧密相连，适用于自动化生产线高速组装。该传感器的抗直射光线干扰和电磁干扰（EMI）的能力很强。

　　ST提供的传感器评估板STEVAL-MKI231KA可帮用户简化STHS34PF80的测试开发过程。研发人员只需把这块子板插接到X-NUCLEO-IKS01A3 或 STEVAL-MKI109V3 主板上，就可以用意法半导体的 Unico-GUI图形界面软件对这款红外传感器进行配置，开始一个简化的测量流程。在GitHub上能够找到STHS34PF80的驱动程序。此外，X-CUBE-MEMS1软件包中还有一个现成的软件库，用于补偿、检测人或物体存在。用户都能够先快速运行简单的应用程序，用STHS34PF80测量，测试结果，然后开始创建一个新应用程序。

　　STHS34PF80采用意法半导体成熟可靠的绝缘体上硅(SOI) CMOS技术，在同一芯片上高效集成热敏MOSFET(TMOS)晶体管以及数字读出电路。TMOS热敏器件对入射到晶体管栅极的红外辐射的加热效应很敏感。SOI的架构利用意法半导体成熟的MEMS（微机电系统）工艺简化了微机械工艺流程，对TMOS晶体管进行热隔离，确保温度感测的准确度。

　　TMOS的电源电压低于使晶体管完全导通所需的阈值电压。在这种亚阈状态下，漏极-源极电流高度依赖温度，能够对极低的红外辐射做出一定的反应，产生可以精准测量的电压信号。这个物理特性使传感器可以通过红外辐射检测人的存在，与人是在移动还是静止无关。

　　亚阈工作模式的另一个好处是晶体管的功耗很低，基于STHS34PF80的传感器的电池续航时间更长，因此就需要的充电次数或电池数量更少。此外，标准CMOS制造技术能保证晶圆成本效益和良率，同时利用亚微米晶体管能够更好的降低传感器的尺寸。这与PIR传感器不同，PIR传感器的灵敏度可能取决于热电像素的大小。此外，片上集成的数字接口可以直接连接主机，无需外加模拟前端电路。

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