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Comparación detallada de sensores de presión de silicio difundido, cerámicos, capacitivos y de silicio monocristalino
Los sensores de presión son componentes clave en la automatización industrial y se utilizan ampliamente en las industrias petroquímica, hidráulica, gestión del agua, farmacéutica y aeroespacial. Según el elemento sensible y el principio de funcionamiento, los principales tipos incluyen sensores de presión de silicio difundido (piezorresistivos), cerámicos piezorresistivos, cerámicos capacitivos y de silicio monocristalino. Estos cuatro tipos presentan diferencias significativas en precisión, estabilidad térmica, coste, resistencia a sobrecargas y rango de medición.
Este artículo compara de forma sistemática sus principios de funcionamiento, indicadores clave de rendimiento, ventajas, desventajas y aplicaciones típicas, ayudando a los ingenieros a realizar una selección rápida y precisa.
Comparación de principios de funcionamiento
1. Sensor de presión de silicio difundido (tipo piezorresistivo con aceite)
La presión se transmite a través de un diafragma aislante de acero inoxidable y aceite de silicona hasta el chip de silicio difundido. Las resistencias piezorresistivas difundidas en el chip forman un puente de Wheatstone. Al aplicarse presión, la resistencia cambia y se genera una señal de nivel milivoltio.
2. Sensor de presión cerámico piezorresistivo
Las resistencias de película gruesa se imprimen directamente sobre un sustrato cerámico (normalmente óxido de aluminio), formando un puente piezorresistivo. La presión deforma el diafragma cerámico, provocando cambios de resistencia y generando la señal de salida. Se trata de una estructura seca, sin relleno de aceite de silicona.
3. Sensor de presión cerámico capacitivo (principal para presión diferencial / rangos bajos)
El diafragma cerámico y un electrodo fijo forman un condensador variable. La presión provoca el desplazamiento del diafragma, cambiando el valor de capacitancia, que se convierte en señales estándar como 4–20 mA. La estructura suele ser seca o parcialmente rellena con medios inertes.
4. Sensor de presión de silicio monocristalino (piezorresistivo de alta precisión)
Utiliza chips de silicio monocristalino de alta pureza con puentes piezorresistivos de alta precisión integrados mediante procesos MEMS. La mayoría emplea una estructura aislada con aceite, y algunos modelos de alta gama admiten medición de presión manométrica, absoluta y diferencial.
Tabla comparativa de prestaciones (indicadores clave)
| Ítem | Silicio difundido (con aceite) | Cerámico piezorresistivo | Cerámico capacitivo | Silicio monocristalino (alto rendimiento) |
|---|---|---|---|---|
| Principio de funcionamiento | Piezorresistivo (chip de silicio) | Piezorresistivo (película gruesa cerámica) | Capacitivo (diafragma cerámico) | Piezorresistivo (silicio monocristalino) |
| Precisión | 0.1%–0.25% FS | 0.25%–0.5% FS | 0.075%–0.15% FS | 0.05%–0.1% FS |
| Estabilidad térmica | Media (requiere compensación) | Excelente (-40~135 °C) | Excelente | Excelente |
| Rango de medición | Medio a alto | Medio a ultraalto | Bajo a medio (fuerte en diferencial) | Medio a alto |
| Resistencia a sobrecarga | Excelente (200%–1000%) | Media a excelente | Media (10–50 veces) | Excelente |
| Estabilidad a largo plazo | Buena | Excelente | Excelente | Excelente |
| Coste | Medio | Bajo a medio | Medio a alto | Alto |
| Compatibilidad con el medio | Requiere diafragma aislante | Contacto directo cerámico (resistente a la corrosión) | Contacto directo cerámico (resistente a la corrosión) | Requiere diafragma aislante |
| Aplicaciones típicas | Procesos industriales, sistemas hidráulicos | Industria general, tratamiento de agua | Presión diferencial, rangos bajos, entornos limpios | Control de procesos de alta precisión, presión diferencial |
Conclusión
Los sensores de presión de silicio difundido, cerámicos, capacitivos y de silicio monocristalino tienen cada uno sus propias ventajas. No existe una opción absolutamente superior, sino la más adecuada para cada aplicación. Comprender sus diferencias clave permite lograr el mejor equilibrio entre coste, rendimiento y fiabilidad. Con el avance de la tecnología MEMS y la ciencia de materiales, estos sensores continúan evolucionando hacia mayor precisión, rangos de temperatura más amplios y una mayor adaptabilidad ambiental.
Si dispone de requisitos de aplicación específicos (como rango, medio o precisión), no dude en continuar la conversación para encontrar la solución de sensor de presión más adecuada.
