mems壓力傳感器原理

以下內(nèi)容中，小編將對(duì)MEMS壓力傳感器的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)MEMS壓力傳感器的了解，和小編一起來看看吧。

一、MEMS壓力傳感器

MEMS傳感器即微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems)，是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。截止到2010年，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產(chǎn)工作，已研制出包括微型壓力傳感器、加速度傳感器、微噴墨打印頭、數(shù)字微鏡顯示器在內(nèi)的幾百種產(chǎn)品，其中MEMS傳感器占相當(dāng)大的比例。MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，在微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

中國(guó)在?MEMS?傳感器領(lǐng)域的研究較晚，但已經(jīng)成為不可或缺的力量，中國(guó)的部分專利權(quán)的創(chuàng)新主體協(xié)同格局前提下，加大政府科技資金投入不但可以消解技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展中的資金阻滯，又有助于引導(dǎo)企業(yè)或單位技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)，從而提高我國(guó)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速而穩(wěn)健的發(fā)展。

二、MEMS 壓力傳感器原理

MEMS 壓力傳感器由于應(yīng)用廣泛，相對(duì)發(fā)展更快，絕大多數(shù)的MEMS 壓力傳感器的感壓元件是硅膜片，根據(jù)敏感機(jī)理的不同，可將MEMS 壓力傳感器分為三種：壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器和諧振式壓力傳感器。壓敏電阻擴(kuò)散在硅膜片上，并連成惠斯頓電橋，當(dāng)被測(cè)壓力作用在膜片上時(shí)，膜片產(chǎn)生形變，引起壓敏電阻阻值的變化，電橋失衡，該失衡量與被測(cè)壓力成比例;硅電容式壓力傳感器，淀積在膜片下表面上的金屬層形成電容器的活動(dòng)電極，另一電極淀積在硅襯底表面上，二者構(gòu)成平行板式電容器。當(dāng)膜片感受壓力作用發(fā)生彎曲時(shí)，電容器的極板間距發(fā)生變化，從而引起電容量的變化，該變化量與被測(cè)壓力相對(duì)應(yīng);硅諧振式壓力傳感器，基于膜片或梁的諧振頻率隨被測(cè)壓力變化而改變的原理來實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量，硅膜片或梁由靜電或其它方法激勵(lì)而產(chǎn)生諧振動(dòng)，諧振頻率為f 0，當(dāng)膜片(梁)受被測(cè)壓力直接(間接)作用時(shí)，剛度發(fā)生改變，從而導(dǎo)致諧振頻率的變化Δf，該變化量與被測(cè)壓力相對(duì)應(yīng)。

三、MEMS壓力傳感器應(yīng)用

1、汽車工業(yè)

MEMS壓力傳感器在汽車工業(yè)中扮演著重要角色。它們用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力、輪胎壓力和制動(dòng)系統(tǒng)壓力等。這些傳感器可提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，幫助汽車制造商優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能、提高燃油效率并增加駕駛安全性。

2、醫(yī)療保健

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，MEMS壓力傳感器被廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)療設(shè)備和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。它們用于血壓監(jiān)測(cè)、呼吸機(jī)和人工呼吸器的控制、體內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)以及藥物輸送系統(tǒng)等。這些傳感器提供了準(zhǔn)確的壓力測(cè)量，幫助醫(yī)療專業(yè)人員進(jìn)行診斷和治療。

3、消費(fèi)電子

MEMS壓力傳感器在消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用也越來越普遍。智能手機(jī)、平板電腦和智能手表等設(shè)備中的壓力傳感器可用于氣壓計(jì)、高度計(jì)和室內(nèi)導(dǎo)航等功能。此外，智能穿戴設(shè)備中的壓力傳感器還可以監(jiān)測(cè)心率和體力活動(dòng)等指標(biāo)。

4、工業(yè)自動(dòng)化

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，MEMS壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)和控制各種工業(yè)過程，它們廣泛應(yīng)用于液體和氣體管道系統(tǒng)、液位監(jiān)測(cè)、壓力控制和流量測(cè)量等領(lǐng)域。這些傳感器的高精度和可靠性對(duì)于確保工業(yè)過程的穩(wěn)定和安全至關(guān)重要。

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