什么是MEMS壓力傳感器?
MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的縮寫,即微電子機(jī)械系統(tǒng)。微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)是建立在微米/納米技術(shù)(micro/nanotechnology)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù),是指對微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動部件、電控系統(tǒng)集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。這種 微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令,還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等技術(shù))相結(jié)合的制造工藝,制造出各種性能優(yōu)異、價格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動器和微系統(tǒng)。 微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是近年來發(fā)展起來的一種新型多學(xué)科交叉的技術(shù),該技術(shù)將對未來人類生活產(chǎn)生革命性的影響。它涉及機(jī)械、電子、化學(xué)、物理、光學(xué)、生物、材料等多學(xué)科。
MEMS壓力傳感器是具有電源、接口電路、執(zhí)行器、微型傳感器和信號處理的微型的機(jī)電系統(tǒng)。它可以使用在制作工藝和電路設(shè)計上,低成本而高精度地進(jìn)行大量的生產(chǎn)。其實傳統(tǒng)的壓力傳感器是在當(dāng)金屬彈性體受到外力的作用而導(dǎo)致變形的時候,經(jīng)過機(jī)械量的彈性的變形,然后待電量轉(zhuǎn)換之后再輸出,因此,MEMS壓力傳感器的優(yōu)越性有很多,尺寸很小,性價比很高。它主要分為兩種:硅電容式和硅壓阻式。
根據(jù)MEMS的有關(guān)技術(shù),制造出電容式傳感器的形狀為橫隔柵狀的,上面跟下面的兩根橫隔柵就可以組成一組傳感器。當(dāng)上橫隔柵受到壓力作用的時候,就會向下移動,接著,就會使上面跟下面的兩根橫隔柵之間的距離發(fā)生改變,換句話說,板之間的電容量就會發(fā)生變化。硅壓阻式壓力傳感器使用了精密度很高的半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片來形成惠更斯電橋,這樣就可以利用它來作為力電變換來測量有關(guān)的電路。它的成本較低、功耗較低、測量的精密度較高。這種傳感器,如果壓力沒有發(fā)生變化,那么它的輸出就為零,所以幾乎是不需要耗電的。
而MEMS硅壓阻式壓力傳感器就是應(yīng)用了四周的固定、形狀為圓形的應(yīng)力杯硅薄膜的內(nèi)壁,同時應(yīng)用MEMS的有關(guān)技術(shù),可以直接地把四個精密度高的半導(dǎo)體應(yīng)變片直接地刻制到它的表層應(yīng)力最大的地方,這樣就可以形成惠更斯電橋,因此可以作為力電變換來測量電路了,這是直接地把壓力轉(zhuǎn)換成為電量而測量的。
MEMS壓力傳感器的應(yīng)用非常廣泛,工業(yè)電子:工業(yè)配料稱重、數(shù)字流量表以及數(shù)字壓力表等等。消費(fèi)電子:太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器、洗碗機(jī)、飲水機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)壓力傳感器,微波爐、健康秤以及血壓計等等。汽車電子:柴油機(jī)的共軌壓力傳感器、汽車發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)的空氣壓力傳感器以及發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力傳感器等等。
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