MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。它具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低、可靠性高、技術附加值高,適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化等特點。MEMS傳感器技術是指用微電子微機械加工出來的、用敏感元件如電容、壓電、壓阻、熱電耦、諧振、隧道電流等來感受轉換電信號的器件和系統(tǒng)。它包括速度、壓力、濕度、加速度、氣體、磁、光、聲、生物、化學等各種傳感器,按種類分主要有:面陣觸覺傳感器、諧振力敏感傳感器、微型加速度傳感器、真空微電子傳感器等。傳感器的發(fā)展方向是陣列化、集成化、智能化。由于傳感器是人類探索自然界的觸角,是各種自動化裝置的神經(jīng)元,且應用領域廣泛,未來將備受世界各國的重視。
MEMS傳感器的主要應用可分為:MEMS物理傳感器、MEMS化學傳感器、MEMS生物傳感器。這些MEMS傳感器中的每一個都有多種細分方法。例如,加速度計按被測質(zhì)量的運動方式分類,包括角振動型和直線振動型加速度計等,種類很多。常見的MEMS傳感器包括壓力傳感器、加速度傳感器、微機陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風等;MEMS傳感器的品種多達數(shù)萬種。
MEMS運動傳感器:MEMS運動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類,加速度計和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器;磁力計和加速度計集成為電子羅盤(e-compass),加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。慣性傳感器(加速度計+陀螺儀)電子羅盤(磁力計+加速度計)。
MEMS環(huán)境傳感器:環(huán)境傳感器可細分為氣體、溫度和濕度傳感器等。MEMS溫度傳感器可用于任何需要檢測溫度的地方。MEMS濕度傳感器在工業(yè)控制、氣象、農(nóng)業(yè)、礦山檢測等行業(yè)中得到了廣泛的應用。MEMS氣體傳感器主要用于檢測目標氣體的成分、濃度等。
MEMS生物傳感器:MEMS生物傳感器目前處于發(fā)展初期。MEMS生物傳感器是利用生物分子探測生物反應信息的器件,被列為新世紀五大醫(yī)學檢驗技術之一,是現(xiàn)代生物技術與微電子學、化學等多學科交叉結合的產(chǎn)物。未來MEMS生物傳感器在醫(yī)學、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領域具有廣闊發(fā)展空間。
MEMS麥克風:MEMS麥克風廣泛應用于消費電子、汽車、醫(yī)療等領域。今天幾乎每部智能手機都至少使用一個MEMS麥克風,高端智能手機甚至使用三個麥克風來進行語音捕捉、噪聲消除和改進的語音識別,而iPhone6S已經(jīng)使用了四個MEMS麥克風。 在物聯(lián)網(wǎng)時代,大量的物聯(lián)網(wǎng)設備也會使用MEMS麥克風。Apple iPhone5S和5C使用兩個 Knowles和一個MEMS麥克風。
MSME壓力傳感器:壓力傳感器主要用于檢測壓力,按量程可分為低壓、中壓和高壓壓力傳感器。 MEMS壓力傳感器屬于低壓傳感器,主要檢測原理是硅電容和硅壓阻。
MEMS生物傳感器:MEMS生物傳感器目前處于開發(fā)的早期階段,MEMS生物傳感器是一種利用生物分子檢測生物反應信息的裝置。被列為新世紀醫(yī)學檢測五項技術之一。未來,MEMS生物傳感器將在醫(yī)藥、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領域擁有廣闊的發(fā)展空間。
隨著電子技術的發(fā)展,MEMS的應用領域越來越廣泛,從最早的工業(yè)和軍用航空應用到普通民用和消費市場。在智能手機上,MEMS傳感器在聲音表現(xiàn)、場景切換、手勢識別、方位定位、溫度/壓力/濕度傳感器等方面提供了廣泛的應用;和車輛穩(wěn)定性控制,以提高車輛的性能;在醫(yī)療領域,通過MEMS傳感器的開發(fā),成功研制出微型胰島素注射泵,心臟搭橋移植和人工細胞組織成為實用化、實用化的治療手段; 在可穿戴應用中,MEMS傳感器可以實現(xiàn)運動追蹤、心率測量等。