mems压力传感器分类
MEMS压力传感器
MEMS压力传感器姓名：唐军杰学号：09511027班级： _09511__目录引言 (1)一、压力传感器的发展历程 (2)二、MEMS微压力传感器原理 (3)1.硅压阻式压力传感器 (3)2.硅电容式压力传感器 (4)三、MEMS微压力传感器的种类与应用范围 (5)四、MEMS微压力传感器的发展前景 (7)参考文献 (8)内容提要在整个传感器家族中，压力传感器是应用最广泛的产品之一，每年世界性的压力传感器的专利就有上百项。
微压力传感器作为微型传感器中的一种，在近几年得到了快速广泛的应用。
本文详细介绍了MEMS压力传感器的原理与应用。
［关键词］：MEMS压力传感器微型传感器微电子机械系统引言MEMS（Micro Electromechanical System，即微电子机械系统）是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
MEMS微压力传感器可以用类似集成电路的设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单、易用和智能化。
传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS微压力传感器那样，像集成电路那么微小，而且成本也远远高于MEMS微压力传感器。
相对于传统的机械量传感器，MEMS微压力传感器的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，相对于传统“机械”制造技术，其性价比大幅度提高。
MEMS微压力传感器一、压力传感器的发展历程现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，而半导体传感器的发展可以分为四个阶段：（1）发明阶段（1945 - 1960 年）：这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。
mems压阻式传感器产品结构
mems压阻式传感器产品结构MEMS压阻式传感器是一种基于微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术的压力传感器。
其产品结构主要包括敏感层、衬底层、电极层和封装层等几个关键部分。
敏感层是MEMS压阻式传感器的核心部分，通常由多晶硅材料制成。
它采用了特殊的加工工艺，形成一种类似薄膜的结构。
当受到外部的压力作用时，敏感层上的晶体结构会发生微小的形变，进而引起其电阻值的变化。
衬底层是为了支撑敏感层而存在的。
它通常由硅材料制成，并与敏感层紧密结合。
衬底层具有良好的刚性和稳定性，能够防止敏感层因外力变形而破坏。
电极层位于敏感层的两侧，主要用于探测敏感层的电阻变化。
电极层通常由金属材料制成，具有良好的电导性和机械强度。
当敏感层发生形变时，电极层能够感知到并将信号传递给外部电路。
封装层是为了保护敏感层及其它组件而存在的。
传感器一般需要在复杂和恶劣的工作环境中运行，因此需要具备良好的密封性和耐腐蚀性。
封装层通常由特殊的高分子材料制成，能够有效防止外部环境对传感器的影响。
MEMS压阻式传感器的工作原理是基于压阻效应。
当外部施加压力时，这种压力会通过敏感层传递到衬底层，从而引起晶体结构微小的形变。
这一形变会导致敏感层电阻值的变化，进而产生电压信号。
这个信号可以通过电极层传输到外部电路，进行信号处理和数据分析。
MEMS压阻式传感器具有多种优势。
首先，它们具有较高的灵敏度和精度，能够准确地测量压力变化。
其次，它们具有较小的体积和质量，便于集成和安装在各种设备和系统中。
此外，它们还具有较低的功耗和较快的响应速度，适用于高频率和实时监测应用。
总之，MEMS压阻式传感器的产品结构主要包括敏感层、衬底层、电极层和封装层等几个关键部分。
通过利用压阻效应，它们能够准确地测量外部压力变化，并将信号传递给外部电路。
这种传感器具有高精度、小体积、低功耗和快速响应等优势，在各种工业和消费领域都有广泛的应用前景。
浅谈MEMS传感器的分类及应用领域
浅谈MEMS传感器的分类及应用领域MEMS的全称是微型电子机械系统（Micro-ElectroMechanical System），相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。
采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。
采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统机械制造技术大幅度提高。
微机电系统是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
你可以把它理解为利用传统的半导体工艺和材料，用微米技术在芯片上制造微型机械，并将其与对应电路集成为一个整体的技术。
所以它是以半导体制造技术为基础发展起来的一种先进的制造技术平台MEMS传感器的分类：MEMS传感器的种类繁多，分类方法也很多。
下面是按照工作原理分类如下：其中每一种MEMS传感器又有很多种细分方法。
如加速度计，按检测质量的运动方式划分，有角振动式和线振动式加速度计等，种类繁多，常见的MEMS传感器有压力传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、惯性传感器、MEMS硅麦克风等等;MEMS传感器的品种多到可以以万为单位，且不同MEMS之间参量较多，没有完全标准的工艺。
这种行业特性让MEMS传感器制造的企业前期的研发投入过大，单品种的销量很难放大。
以惯性传感器为例，其市场盈亏平衡规模为月产1000万只，即企业须至少每月生产1000万只惯性传感器才能保持不亏本状态，根据调查，国内绝大多数企业都远低于这一规模。
国内最大的纯MEMS传感器公司美新至今是亏损的。
所以只有企业做的越大它的赢利能力才越强。
MEMS传感器的应用：MEMS传感器作为获取信息的关键器件，对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用，。
MEMS压力传感器原理及应用详解
MEMS压力传感器原理及应用详解目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。
硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。
惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。
其电原理如图1所示。
硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。
图1 惠斯顿电桥电原理图2 应变片电桥的光刻版本MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%~0.03%FS。
硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。
应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。
当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，产生电桥输出与压力成正比的电压信号。
图4是封装如IC的硅压阻式压力传感器实物照片。
MEMS硅压阻式压力传感器图3 硅压阻式压力传感器结构图4 硅压阻式压力传感器实物MEMS电容式压力传感器电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状，上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位移，改变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大小，即△压力=△电容量。
电容式压力传感器实物如图。
图5 电容式压力传感器结构图6 电容式压力传感器实物MEMS压力传感器的应用MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS（轮胎压力监测系统）、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器（TMAP）、柴油机共轨压力传感器;消费电子，如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器、洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子，如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。
MEMS传感器
MEMS传感器MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，与传统的传感器相比，它具有：微型化,集成化,低功耗,低成本,高精度,长寿命,动态性能好,可靠性高，适于批量生产,易于集成和实现智能化的特点，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
MEMS传感器的种类有很多，发展很快但在这几年发展速度放缓，MEMS传感器的种类很多导致了其分类方法很多。
按其工作原理, 可分为物理型、化学型和生物型三类M EM S 传感器分类及典型应用。
按照被测的量又可分为加速度、角速度、压力、位移、流量、电量、磁场、红外、温度、气体成分、湿度、pH 值、离子浓度、生物浓度及触觉等类型的传感器。
目前MEMS传感器的工作原理主要有压阻式，电容式，压电式，力平衡式，热对流式，谐振式等。
一．1.MEMS压力传感器MEMS传感器的发展以20世纪60年代霍尼韦尔研究中心和贝尔实验室研制出首硅隔膜压力传感器和应变计为开端。
压力传感器是影响最为深远且应用最广泛的MEMS传感器, 其性能由测量范围、测量精度、非线性和工作温度决定。
从信号检测方式划分, MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式和谐振式等; 从敏感膜结构划分, 可分为圆形、方形、矩形和E 形等。
硅压力传感器主要是硅扩散型压阻式压力传感器, 其工艺成熟, 尺寸较小, 且性能优异, 性价比较高。
2.MEMS加速计MEMS加速度计用于测量载体的加速度, 并提供相关的速度和位移信息。
MEMS加速度计的主要性能指标包括测量范围、分辨率、标度因数稳定性、标度因数非线性、噪声、零偏稳定性和带宽等。
电容式、压电式和压阻式MEMS加速度计的性能比技术指标电容式压电式压阻式尺寸大小中等温度范围非常宽宽中等线形度误差高中等低直流响应有无有灵敏度高中等中等冲击造成的零位漂移无有无电路复杂程度高中等低成本高高低3.MEMS陀螺仪MEMS陀螺仪是一种振动式角速率传感器,其特点是几何结构复杂和精准度较高。
MEMS传感器
通过加速度传感器将胎儿心率转换成模拟电压信号，经前置放大用的仪器放大器实现差值放大。然后进行滤 波等一系列中间信号处理，用A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号。通过光隔离器件输入到单片机进行分 析处理，最后输出处理结果。
应用
Байду номын сангаас
1.应用于医疗
MEMS传感器应用于无创胎心检测，检测胎儿心率是一项技术性很强的工作，由于胎儿心率很快，在每分钟 l20～160次之间，用传统的听诊器甚至只有放大作用的超声多普勒仪，用人工计数很难测量准确。而具有数字显 示功能的超声多普勒胎心监护仪，价格昂贵，仅为少数大医院使用，在中、小型医院及广大的农村地区无法普及。 此外，超声振动波作用于胎儿，会对胎儿产生很大的不利作用。尽管检测剂量很低，也属于有损探测范畴，不适 于经常性、重复性的检查及家庭使用。
分类
1、MEMS气体流量传感器：高精度，检测流量范围广，适用于各种需求的流量计测。 2、MEMS压力传感器：性能偏差小的MEMS压力传感器。 3、MEMS非接触温度传感器：对静止人体也能检测，高灵敏度的人体感应传感器。 4、MEMS开关：高频，小型，长寿命的MEMS开关。
总结
中国在 MEMS 传感器领域的研究较晚，但已经成为不可或缺的力量，中国的部分专利权的创新主体协同格局 前提下，加大政府科技资金投入不但可以消解技术创新发展中的资金阻滞，又有助于引导企业或单位技术创新意 识，从而提高我国创新驱动效率，促进经济快速而稳健的发展 。
(1)将敏感元件与信号处理、校准、补偿、微控制器等进行单片集成，研制智能化的压力传感器。
MEMS压力传感器分析
MEMS压力传感器名词解释：MEMS：Micro-Electro Mechanical System，微型电子机械系统或微机电系统，是利用半导体集成电路加工和超精密机械加工等多种技术，并应用现代信息技术制作而成的微型器件或系统。
半导体集成电路：一种通过一定工艺把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，具备所需电路功能的微型电子器件或部件。
晶圆：硅半导体集成电路或 MEMS 器件和芯片制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。
单晶硅：硅的一种形态，具有完整的点阵结构且晶体内原子都是呈周期性规则排列的硅晶体，是 MEMS 的主要材料。
多晶硅：硅的一种形态，晶体内各局部区域里原子呈周期性排列，但不同局部区域之间的原子排列无序，在MEMS 中多用于结构层和电极导电层。
二氧化硅：硅的一种氧化物，一般指通过热氧化和沉积等方法制作而成的薄膜材料，在MEMS 中多用于绝缘层、掩膜和牺牲层。
惠斯顿电桥：由四个电阻组成的电桥电路，是一种可利用电阻变化来测量外部物理量变化的电路器件设计。
压电效应：某些电介质受到外部机械力作用而变形时，电介质材料内部产生极化并产生正负相反的电荷的现象。
EDA：Electronic Design Automation，电子设计自动化，指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术，完成电子产品的自动设计。
封装：集成电路和 MEMS 的安装、固定、密封工艺过程，具有实现集成电路、MEMS 管脚与外部电路的连接，并防止外界杂质腐蚀电路的作用。
PCB：Printed Circuit Board，印制电路板，是组装电子产品各电子元器件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。
温漂：温度漂移，指环境温度变化造成半导体集成电路、MEMS 等器件性能参数变化，导致器件参数不稳定甚至无法工作的现象。
mems压力传感器分类
mems压力传感器分类一、分类1. 压阻式传感器：压阻式传感器是利用材料的阻值随压力的变化而变化来实现测量的。
它的原理是当压力施加在传感器上时，材料内部的电阻值会随之变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接测量压力的大小。
2. 压电式传感器：压电式传感器是利用压电材料的特性来实现测量的。
压电材料具有压力作用下产生电荷的能力，利用这个原理可以将压力转化为电信号进行测量。
3. 电容式传感器：电容式传感器是利用电容的变化来实现测量的。
当压力施加在传感器上时，传感器内部的电容值会发生变化。
通过测量电容的变化，可以推算出压力的大小。
4. 磁电阻式传感器：磁电阻式传感器是利用磁电阻效应来实现测量的。
当压力施加在传感器上时，传感器内部的磁电阻值会发生变化。
通过测量磁电阻的变化，可以间接测量压力的大小。
二、应用1. 工业领域：mems压力传感器在工业领域有广泛的应用。
比如，在液位测量中，通过测量压力的变化来推算液位的高低；在气体流量测量中，通过测量压力的变化来推算气体的流量；在压力控制中，通过测量压力的变化来实现对系统的控制等等。
2. 汽车领域：mems压力传感器在汽车领域也有重要的应用。
比如，在轮胎压力监测系统中，通过安装压力传感器来检测轮胎的压力，及时发现轮胎漏气或者过高的压力，提醒驾驶员进行维修或调整；在汽车发动机控制系统中，通过测量气缸压力的变化来实现对发动机工作状态的监测和控制等等。
3. 医疗领域：mems压力传感器在医疗领域也有广泛的应用。
比如，在呼吸机中，通过测量患者的呼出气体压力来判断患者的呼吸情况；在血压监测仪中，通过测量患者的血液压力来判断患者的血压情况等等。
4. 环境监测领域：mems压力传感器在环境监测领域也发挥着重要的作用。
比如，在大气压力监测中，通过测量大气压力的变化来判断天气的变化；在水压监测中，通过测量水压力的变化来判断水源的供应情况等等。
mems压力传感器具有多种分类和广泛的应用领域。
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mems压力传感器分类
一、基于工作原理的分类
1. 电阻式mems压力传感器：这种传感器利用电阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，电阻发生变化，通过测量电阻值的变化来确定压力的大小。
2. 电容式mems压力传感器：这种传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，电容发生变化，通过测量电容值的变化来确定压力的大小。
3. 压阻式mems压力传感器：这种传感器利用压阻的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，压阻发生变化，通过测量压阻值的变化来确定压力的大小。
4. 表面声波式mems压力传感器：这种传感器利用表面声波的变化来测量压力的变化。
当压力作用于传感器时，表面声波的传播速度发生变化，通过测量声波传播时间的变化来确定压力的大小。
二、基于结构的分类
1. 膜片式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个薄膜片，当压力作用于膜片时，膜片发生变形，通过测量膜片变形的程度来确定压力的大小。
2. 压阻式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个压阻器件，当压力作用于压阻器件时，压阻器件发生变化，通过测量压阻器件变化的程度来确定压力的大小。
3. 压电式mems压力传感器：这种传感器的结构中包含一个压电材料，当压力作用于压电材料时，压电材料发生电荷分布变化，通过测量电荷分布变化的程度来确定压力的大小。
三、基于应用领域的分类
1. 工业mems压力传感器：这种传感器广泛应用于工业领域，用于测量工业过程中的压力变化，如管道压力、储罐压力等。
2. 汽车mems压力传感器：这种传感器广泛应用于汽车领域，用于测量汽车发动机中的气缸压力、轮胎气压等。
3. 医疗mems压力传感器：这种传感器广泛应用于医疗领域，用于测量血压、呼吸压力等生理参数。
4. 环境mems压力传感器：这种传感器广泛应用于环境监测领域，用于测量大气压力、海洋深度等环境参数。
以上是对mems压力传感器的分类介绍，通过对不同分类的传感器的介绍，我们可以更好地了解mems压力传感器的工作原理和应用领域，为相关领域的应用和研究提供参考和指导。