MEMS传感器现状及应用_王淑华

MEMS传感器现状及应用

王淑华

(中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄　050051)

摘要:M EM S传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了M EMS传感器的分类和典型应用。其次,对M EMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的M EM S传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEM S压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEM S传感器的发展趋势进行了展望。

关键词:微电子机械系统(M EMS);传感器;加速度计;陀螺仪;压力传感器

中图分类号:TH703　文献标识码:A　文章编号:1671-4776(2011)08-0516-07

Current Status and Applications of MEMS Sensors

Wang Shuhua

(The13th Research I nstitute,CET C,S hi jiazhuang050051,China)

A bstract:MEMS senso rs feature g reat varieties,rapid development and w ide applications.Firstly, the catego ries and ty pical applicatio ns of M EMS senso rs are introduced briefly.Then three typi-cal M EMS sensors,i.e.the pressure sensor,acceleromete r and gy ro sco pe are illustrated in de-tail,including the subdivision,current technical capability and perfo rmance index,latest research pro gress,products and their applications.Besides that,the research status of the M EM S pres-sure senso r using new m aterials for the extreme enviro nment at ho me and abro ad is presented. Finally,developm ent trends of M EMS sensors are predicted in te rm s o f new materials,pro ces-sing and assembling technolog y.

Key words:microelectromechanical sy stem(M EMS);sensor;accelerome ter;gy roscope;pres-sure senso r

D OI:10.3969/j.issn.1671-4776.2011.08.008 EEACC:2575

0　引　言

MEM S传感器是采用微机械加工技术制造的新型传感器,是M EMS器件的一个重要分支。1962年,第一个硅微型压力传感器的问世开创了MEM S技术的先河,M EMS技术的进步和发展促进了传感器性能的提升。作为M EMS最重要的组成部分,M EMS传感器发展最快,一直受到各发达国家的广泛重视。美、日、英、俄等世界大国将M EMS传感器技术作为战略性的研究领域之一,纷纷制定发展计划并投入巨资进行专项研究。

随着微电子技术、集成电路技术和加工工艺的发展,MEM S传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工

收稿日期:2011-04-06

E-mail:1117sh uhua@

作环境等优势,极大地促进了传感器的微型化、智

能化、多功能化和网络化发展。M EMS传感器正逐步占据传感器市场,并逐渐取代传统机械传感器的主导地位,已得到消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等各领域的青睐。

本文首先介绍了M EMS传感器的产品分类和典型应用。其次,从类别、工艺技术、性能指标、新型材料、最新产品及应用等方面详细阐述了MEM S压力传感器、加速度计和陀螺仪的研究现状。最后,对MEM S传感器发展趋势进行了展望。1　M EM S传感器分类及典型应用

M EMS传感器的门类品种繁多,分类方法也很多。按其工作原理,可分为物理型、化学型和生物型三类[1]。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。综合两种分类方法的分类体系如图1所示。

M E M S传感器M EM S物理传感器

M EM S力学传感器

M EM S加速度计

M EM S角速度计(陀螺仪)

M EM S惯性测量组合

M EM S压力传感器

M EM S流量传感器

M EM S位移传感器

M EM S电学传感器

M EM S电场传感器

M EM S电场强度传感器

M EM S电流传感器

M EM S磁学传感器

M EM S磁通传感器

M EM S磁场强度传感器

M EM S热学传感器

M EM S温度传感器

M EM S热流传感器

M EM S热导率传感器

M EM S光学传感器

M EM S红外传感器

M EM S可见光传感器

M EM S激光传感器

M EM S声学传感器

M EM S噪声传感器

M EM S声表面波传感器

M EM S超声波传感器

M EM E化学传感器

M EM S气体传感器

可燃性气体传感器

毒性气体传感器

大气污染气体传感器

汽车用传感器

M EM S湿度传感器

M EM S离子传感器

M EM S pH传感器

M EM S离子浓度传感器

M EM S生物传感器

M EM S生理量传感

M EM S生物浓度传感器

M EM S触觉传感器

M EM S生化量传感

图1　M EM S传感器的分类

Fig.1　C lassification of M EM S sensors

　王淑华:M EM S传感器现状及应用