2020年11月10日 | 科普文章—MEMS压力传感器原理

2020-11-10 来源：21IC

MEMS，也即微电子机械系统，是现代常用器件之一。对于MEMS，小编在前两篇文章中有所阐述。为增进大家对MEMS的认识，本文将基于两点介绍MEMS：1.什么是MEMS，2.MEMS压力传感器介绍。在本文中，你将对MEMS的定义、MEMS压力传感器相关知识具备初步的了解。

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一、何为MEMS

MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。

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二、MEMS压力传感器

MEMS压力传感器是具有电源、接口电路、执行器、微型传感器和信号处理的微型的机电系统。它可以使用在制作工艺和电路设计上，低成本而高精度地进行大量的生产。其实传统的压力传感器是在当金属弹性体受到外力的作用而导致变形的时候，经过机械量的弹性的变形，然后待电量转换之后再输出，因此，MEMS压力传感器的优越性有很多，尺寸很小，性价比很高。它主要分为两种：硅电容式和硅压阻式。

根据MEMS的有关技术，制造出电容式传感器的形状为横隔栅状的，上面跟下面的两根横隔栅就可以组成一组传感器。当上横隔栅受到压力作用的时候，就会向下移动，接着，就会使上面跟下面的两根横隔栅之间的距离发生改变，换句话说，板之间的电容量就会发生变化。硅压阻式压力传感器使用了精密度很高的半导体电阻应变片来形成惠更斯电桥，这样就可以利用它来作为力电变换来测量有关的电路。它的成本较低、功耗较低、测量的精密度较高。这种传感器，如果压力没有发生变化，那么它的输出就为零，所以几乎是不需要耗电的。

而MEMS硅压阻式压力传感器就是应用了四周的固定、形状为圆形的应力杯硅薄膜的内壁，同时应用MEMS的有关技术，可以直接地把四个精密度高的半导体应变片直接地刻制到它的表层应力最大的地方，这样就可以形成惠更斯电桥，因此可以作为力电变换来测量电路了，这是直接地把压力转换成为电量而测量的。

MEMS压力传感器的应用非常广泛，工业电子：工业配料称重、数字流量表以及数字压力表等等。消费电子：太阳能热水器用液位控制压力传感器、洗碗机、饮水机、洗衣机、空调压力传感器，微波炉、健康秤以及血压计等等。汽车电子：柴油机的共轨压力传感器、汽车发动机的进气歧管压力传感器、汽车刹车系统的空气压力传感器以及发动机的机油压力传感器等等。

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现在很多集成电路之中的四寸圆形的晶片的很多工艺都是MENS生产出来所用的。但一定要加上三个MEMS工艺的特有设备：键合机、双面光刻机以及湿法腐蚀台。对于压力传感器生产商来说，一定要加上价格很昂贵的标准的压力检测的设备。而MEMS生产商，他们很需要开拓消费电子和汽车电子的范畴的渠道以及销售的经验。尤其是汽车电子，它对于MEMS压力传感器来说，是越加的重要，在最近几年的时间里，它的需求量增加得很快。例如：捷伸电子每一年对它的需求量已经达到二百到三百万个了。随着科技的进步，MEMS压力传感器在市场上的需求量会越来越大的，而且它的发展前景无比广阔。

MEMS 压力传感器

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