1、-精选文档 -4 MEMS传感器4 1概念与结构MEMS 传感器是利用集成电路技术工艺和微机械加工方法将基于各种物理效应的机电敏感元器件和处理电路集成在一个芯片上的传感器。 MEMS 是微电子机械系统的缩写，一般简称微机电。如图 14 所示，主要由微型机光电敏感器和微型信号处理器组成。前者功能与传统传感器相同，区别是用 MEMS 工艺实现传统传感器的机光电元器件。后者功能是对敏感元件输出的数据进行各种处理，以补偿和校正敏感元件特性不理想和影响量引入的失真，进而恢复真实的被测量。MEMS 传感器主要用于控制系统。 利用 MEMS 技术工艺将 MEMS 传感器、MEMS 执行器和 MEMS 控制处
2、理器都集中在一个芯片上，则所构成的系统称为MEMS 芯片控制系统。图 15 表示了 MEMS 控制系统。微控制处理器的主要功能包括A D 和D A转换，数据处理和执行控制算法。微执行器将电信号转换成非电量，使被控对象产生平动、转动、声、光、热等动作。系统接口单元便于同高层的管理处理器通信，以适合远程分布测控。可编辑-精选文档 -4 2应用实例MEMS 传感器具有体积小、质量轻、响应快、灵敏度高、易批产、成本低、可测量各种物理量、化学量和生物量等优势，在航天、航空、航海、兵器、机械、化工等领域，尤其是汽车工业获得较广泛应用，且国外已形成MEMS 产业。删 S器件目前已有 MEMS 压力传感器、加
3、速度计、陀螺、静电电机、磁力矩器、电池、多路转换开关和矩阵开关等。本文简介压力传感器和加速度计。1) 压力传感器MEMS 压力传感器一般采用压阻力敏原理，即被测压力作用于敏感元件引起电阻变化。利用恒流源或惠斯顿电桥将电阻变化转化成电压。 这种传感器用单晶硅作基片，用 伍 假技术在 基片上生成力敏薄膜，然后在膜上扩散杂质形成4 只应变电阻，再将应变电阻连接成惠斯顿电桥电路，以获得较高的压力灵敏度，其输出大多为o 5 V模拟量。一枚晶片可同时制作多个力敏芯片，易于批量生产。力敏芯片性能受温度影响，采用调理电路补偿。2) 加速度计MEMS 加速度传感器基于牛顿第二定律f 一，m 。敏感元件通常由一个平行的悬臂梁构成，梁的一端固定在边框架上，另一端固定一个小质量物体块(约10 tg) 。无加速度 a 时，质量块不运动，而当有垂直加速度时，质量块运动，对加速度口敏感的力，导致悬臂梁活动端位移。敏感元件的结构主要有悬臂梁式和梳齿状折叠梁式。前者结构简单，采用各向异性体硅材料，用半导体平面工艺，各向异性腐蚀和静电封装制作。后者可看作是悬臂梁的并、串联组合，结构设计复杂，采用各向同性的多晶硅材料，用表面牺牲层技术制作。可编辑-精选文档 -可编辑
