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什么是MEMS?MEMS壓力傳感器是什么?

來源: 21ic
2020-11-12
類別:基礎知識
eye 21
文章創建人 拍明

原標題:什么是MEMS?MEMS壓力傳感器是什么?

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統)是一種將機械構件、傳感器、執行器和電子元件集成于同一芯片上的微型器件或系統。它通過微納米加工技術,將機械結構與電路集成在微小尺寸的芯片上,具備體積小、重量輕、功耗低、成本低、集成度高、性能優異等特點,廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業控制、醫療健康、航空航天等領域。

MEMS壓力傳感器是MEMS技術的一種具體應用,屬于傳感MEMS類別。它是一種薄膜元件,通過微型機械結構與電子電路的結合,利用單晶硅等半導體材料制作而成。當壓力作用于傳感器時,薄膜發生形變,這種形變通過壓阻效應或電容變化轉化為電信號輸出,從而實現對壓力的測量。

MEMS壓力傳感器的工作原理

  1. 壓阻型:利用壓阻效應,當薄膜受力變形時,電阻值發生變化,通過測量電阻變化來計算壓力。

  2. 電容型:通過測量薄膜形變導致的電容變化來檢測壓力。

MEMS壓力傳感器的特點

  • 微型化:尺寸小,適合集成到緊湊的設備中。

  • 高精度:能夠提供高精度的壓力測量。

  • 低功耗:功耗低,適合電池供電的設備。

  • 高可靠性:采用半導體工藝制造,性能穩定,壽命長。

MEMS壓力傳感器的應用

  • 汽車電子:用于監測輪胎壓力、油壓、進氣壓力、發動機機油壓力等。

  • 消費電子:用于智能手機、平板電腦、智能手表等設備的氣壓計、高度計和室內導航。

  • 醫療設備:用于血壓監測、呼吸機控制、體內壓力監測等。

  • 工業控制:用于液體和氣體管道系統、液位監測、壓力控制和流量測量。

  • 航空航天:用于飛機和火箭的空氣動力學性能測試、高空氣壓監測等。

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MEMS壓力傳感器的優勢

  • 集成度高:可將傳感器、信號處理電路和接口電路集成在一個芯片上,減少系統復雜度。

  • 成本低:采用批量生產技術,成本較低。

  • 響應速度快:能夠快速響應壓力變化,適合動態測量。

MEMS壓力傳感器的技術挑戰

  • 封裝技術:需要解決微型化封裝中的機械支撐、環境保護、電連接和散熱等問題。

  • 環境適應性:需要提高傳感器在不同環境條件下的穩定性和可靠性。

  • 多物理場耦合:需要解決壓力、溫度、濕度等多物理場耦合對傳感器性能的影響。

MEMS壓力傳感器的發展趨勢

  • 智能化:集成更多功能,如自校準、自診斷和無線通信。

  • 多功能化:與其他傳感器集成,實現多參數測量。

  • 新材料與新工藝:采用新型材料和制造工藝,提高傳感器性能。


責任編輯:David

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