Anstelle von PIR-Detektoren verwendet der neue IR-Sensor von ST Thermotransistoren

STMicroelectronics hat kürzlich einen neuen IR-Sensor angekündigt, der thermische MOSFETs (TMOS) anstelle von Linsen und passiven IR-Pixeln verwendet. ST behauptet, dass die durch die TMOS-Technologie ermöglichte Platzersparnis Designern dabei helfen kann, die Leistung zu verbessern und Platz auf der Platine für dicht integrierte Designs zu sparen.

Moderne IR-Detektoren gibt es seit den 1960er Jahren und erfreuen sich bei Bastlern aufgrund ihrer einfachen Implementierung als Bewegungssensoren großer Beliebtheit. Während die herkömmliche PIR-Technologie Bewegung erfordert, um Ziele zu erkennen, können TMOS-basierte Sensoren Berichten zufolge die Anwesenheitserkennung auch dann durchführen, wenn Ziele stationär sind.

Dieser Artikel befasst sich mit den technischen Details des neuen TMOS-IR-Sensors von ST, dem STHS34PF80, und wie er in neuen Anwendungen eingesetzt werden kann.

Das Herzstück des STHS34PF80 sind mehrere TMOS-Transistoren für die IR-Erkennung. Jeder Transistor (aufgebaut auf einem SOI-Prozess) arbeitet im Unterschwellenbereich, wodurch der Drain-Source-Strom extrem temperaturabhängig ist. Daher kann jede Änderung der Menge der am Gate des Transistors absorbierten IR-Strahlung (die von einem warmen Objekt erzeugt wird) die Anwesenheit oder Bewegung eines Ziels recht zuverlässig bestimmen.

Der Betrieb der TMOS-Transistoren unterhalb des Schwellenwerts erzeugt einen niedrigen Drain-Source-Strom (im Vergleich zu anderen Betriebsbereichen), wodurch die Gesamtleistung gespart und die Empfindlichkeit verbessert wird. Typische PIR-Sensoren erfordern eine Fresnel-Linse, um ausreichend IR-Strahlung zu bündeln und eine messbare Reaktion zu erzeugen. Der STHS34PF80 kann jedoch ohne Objektiv betrieben werden, was seine Empfindlichkeit unter Beweis stellt.

Zusätzlich zur IR-Erkennungshardware ist eine digitale Ausleseschaltung mit der SOI-CMOS-Technologie von ST integriert, was zu einer extrem kleinen Gesamtpaketgröße führt. Diese dichte Integration in Kombination mit dem linsenfreien Betrieb macht den Sensor zu einem wertvollen Werkzeug, um Sensoren weiter zu verkleinern.

ST hat mehrere Anwendungen identifiziert, die von dem neuen Sensor profitieren könnten, beispielsweise Sicherheitsalarme, Belegungsüberwachung sowie intelligente Beleuchtung und Geräte.

Ohne Objektiv erreicht der Sensor mit seinem 80-Grad-Sichtfeld (FOV) eine Reichweite von 4 m. Ein optischer Bandpassfilter am Eingang stellt sicher, dass Umgebungslichtbedingungen die Erkennungsfähigkeit nicht beeinträchtigen.

Wenn Designer eine noch größere Reichweite oder ein noch größeres Sichtfeld benötigen, können sie kundenspezifische oder kommerzielle Fresnel-Linsen integrieren, um die Leistung zu steigern. ST hat die Produktion des Sensors zusammen mit einem kompatiblen Evaluierungsboard gestartet, mit dem Designer die Leistung des Sensors in anwendungsspezifischen Szenarien testen können.