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什么是MEMS傳感器,MEMS傳感器的使用原理說明

發(fā)布時(shí)間:2023-05-11 17:48:58人氣:

MEMS代表微機(jī)電系統(tǒng)。這些是一組設(shè)備,這些設(shè)備的特性可以通過其微小的尺寸和設(shè)計(jì)模式來實(shí)現(xiàn)。這些傳感器的設(shè)計(jì)可以使用1-100微米的組件來完成。在集成微電子設(shè)備的控制下,這些設(shè)備可以從小型結(jié)構(gòu)到非常困難的機(jī)電系統(tǒng),其移動(dòng)部件很多,而移動(dòng)部件可能有所不同。通常,這些傳感器在一個(gè)封裝中包括機(jī)械微致動(dòng)器,微結(jié)構(gòu),微電子學(xué)和微傳感器。本文討論什么是MEMS傳感器,其工作原理,優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用

MEMS傳感器

一、什么是MEMS傳感器?


MEMS傳感器是一種低成本,高精度的慣性傳感器,可用于多種工業(yè)應(yīng)用。該傳感器使用一種稱為微機(jī)電系統(tǒng)的基于芯片的技術(shù)。這些傳感器用于檢測(cè)和測(cè)量外部刺激(例如壓力),之后它會(huì)通過一些機(jī)械作用對(duì)壓力做出響應(yīng),該壓力就是測(cè)得的壓力。最好的例子主要涉及電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)以補(bǔ)償壓力變化。


MEMS IC的制造可以用硅來完成,然后以其他方式放置少量的材料層并將其固定在Si襯底上。然后,將其選擇性地固定,從而留下微小的3D結(jié)構(gòu),例如膜片,橫梁,杠桿,彈簧和齒輪。


MEMS制造需要許多技術(shù),這些技術(shù)用于構(gòu)造其他半導(dǎo)體電路,例如氧化工藝,擴(kuò)散工藝,離子注入工藝,低壓化學(xué)氣相沉積工藝,濺射等。此外,這些傳感器還使用諸如微機(jī)械加工的特定工藝。


二、MEMS傳感器的工作原理


每當(dāng)向MEMS傳感器施加傾斜時(shí),平衡質(zhì)量就會(huì)產(chǎn)生電位差。可以像測(cè)量電容變化一樣進(jìn)行測(cè)量。然后可以更改此信號(hào)以創(chuàng)建穩(wěn)定的數(shù)字,4-20mA或VDC輸出信號(hào)。這些傳感器是不需要最高精度的應(yīng)用的理想解決方案,例如工業(yè)自動(dòng)化,位置控制,側(cè)傾和俯仰測(cè)量以及平臺(tái)調(diào)平。


三、MEMS傳感器的類型


1.市場(chǎng)上常見的MEMS傳感器類型為:

2.MEMS加速度計(jì)

3.MEMS陀螺儀

4.MEMS壓力傳感器

5.MEMS磁場(chǎng)傳感器


四、MEMS傳感器的優(yōu)點(diǎn)


1.MEMS的制造就像低成本大規(guī)模生產(chǎn)一樣,是半導(dǎo)體IC的制造,并且一致性對(duì)于MEMS器件也必不可少。

2.傳感器子組件的尺寸將在1到100微米的范圍內(nèi),而MEMS設(shè)備的尺寸將在20微米到毫米的范圍內(nèi)。

3.功耗非常低。

4.易于集成到系統(tǒng)中或進(jìn)行更改

5.熱常數(shù)小

6.這些可能會(huì)強(qiáng)烈抵抗沖擊,輻射和振動(dòng)。

7.更好的熱顯影耐受性

8.并行性


五、MEMS傳感器的應(yīng)用


MEMS傳感器用于不同領(lǐng)域,包括汽車,消費(fèi),工業(yè),軍事,生物技術(shù),太空探索和商業(yè)用途,包括噴墨打印機(jī),現(xiàn)代汽車中的加速度計(jì),消費(fèi)電子產(chǎn)品,個(gè)人計(jì)算機(jī)等。


MEMS設(shè)備的最佳示例主要包括自適應(yīng)光學(xué)器件,光學(xué)交叉連接,安全氣囊加速度計(jì),電視和顯示器的反射鏡陣列,可操縱的微鏡,RF MEMS設(shè)備,不可重復(fù)使用的醫(yī)療設(shè)備等。


因此,所有這些都與MEMS傳感器有關(guān)。這些傳感器的主要缺點(diǎn)是每個(gè)零件的制造成本都非常低。但是,在設(shè)計(jì),制造和成功開發(fā)基于MEMS的產(chǎn)品時(shí)將有一筆巨大的投資。因此,設(shè)計(jì)人員不太可能擴(kuò)展小批量應(yīng)用中使用的組件。

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