什么是 MEMS 传感器？类型、应用

在本教程中，我们将了解一种称为 MEMS 的有趣技术。我们将看到 MEMS 的一些基本概念，并以 MEMS 传感器的形式了解 MEMS 的应用。我们还将了解不同类型的 MEMS 传感器和一些当前应用。

什么是微机电系统？

MEMS 是 Micro Electro Mechanical Systems 的缩写。它是一种与制造微型设备相关的技术，如传感器、传感器、执行器、齿轮、泵、开关等。

换句话说，MEMS 是一种微观集成设备，它是电子、电气和机械元件的组合，所有这些都使用一种称为微系统技术 (MST) 的技术共同工作以满足单一的功能要求。

MEMS技术被认为是传统集成电路（IC）制造的扩展形式。传统 IC 制造技术 (VLSI) 与 MEMS 的主要区别在于，使用 MEMS 不仅可以制造电容器和电感器等电气元件，还可以制造齿轮、弹簧、梁等机械部件。使用传统 IC 技术，您只能制造导体、绝缘体、二极管和晶体管。

这些基于 MEMS 的设备的尺寸通常为几微米（在 1 到 100 微米之间）。

另一个需要记住的重要一点是，MEMS 是借助先进的 IC 制造技术将有源和无源元件集成到单个硅基板中。有源元件是传感器和执行器，而无源元件是无源电子系统和无源机械系统。

由放大器、ADC、滤波器等信号处理电路组成的电子系统采用IC制造工艺设计，而由齿轮、曲柄、轴承等组成的机械系统采用微加工工艺设计。

什么是 MEMS 传感器？

传感器是当今数字世界的重要组成部分之一。由于所有的计算和处理都是在数字信号上完成的，所以在模拟世界和数字电子设备之间应该有一个媒介。传感器弥合了这一差距，因为它们用于观察模拟物理参数的时间效应并产生有意义的信息（对计算机）。

传感器的现代定义有时令人困惑，但简单来说，传感器是一种包含基本传感元件的设备，这些传感元件可以感知温度或湿度等物理量并将其转换为电信号。传感器还包括信号处理单元，如放大器、滤波器或 ADC 或这些元件的组合。

谈到 MEMS 传感器，如果传感器是使用 MEMS 技术设计和制造的，那么它被称为微机械微传感器或简称为 MEMS 传感器。

如果您还记得我们的手势控制机器人，我们使用的是 MPU6050 IC。它包含一个 3 轴加速度计、一个 3 轴陀螺仪和一个数字运动处理器。它是使用 MEMS 技术制造的。

不同类型的 MEMS 传感器

MEMS技术的主要实施者之一是汽车行业。现代汽车使用大量传感器，其中大多数是基于 MEMS 的设备。以下是现代汽车中使用的 MEMS 传感器列表。

加速度计——用于电子稳定控制和安全气囊展开。

惯性测量单元或 IMU（它们是 MEMS 加速度计和 MEMS 陀螺仪的组合）——用于测量自动驾驶的偏航、俯仰和滚动。

磁力计 - 用于导航的方向。

压力和惯性传感器——用于制动控制。

压力传感器——胎压监测系统。

气流传感器 - 进气监控。

燃油传感器——燃油液位指示器。

撞击和碰撞传感器——撞击检测和安全气囊展开。

MEMS 麦克风——用于通信和降噪。

温度传感器——用于自动气候控制和发动机温度监测。

还有许多其他基于 MEMS 的设备可用于各种应用。

应用

MEMS 传感器已被用于各种应用，例如控制和处理设备、管理机器人、汽车、夹具等。您可以在现代喷墨打印机、彩色投影仪、显示系统、时钟和扫描设备中找到这些传感器。

MEMS 技术用于制造不同的传感器，如压力、温度、振动和化学传感器。

加速度计、陀螺仪、电子罗盘等是汽车、直升机、飞机、无人机和船舶中常用的一些 MEMS 传感器。

下面提到了基于 MEMS 的传感器的一些应用领域：

汽车

化学制药

飞机

工业自动化与制造

国防、航天和航空

环境与健康科学

计算和通信

消费产品

概括

将传感器、执行器、电气（和电子）和机械设备集成到单个芯片中的概念被认为是突破性技术之一。MEMS 技术将支持开发具有微传感器、控制或微执行器感知以及微电子计算能力的智能设备。

MEMS 技术在其应用和所涉及的研究领域方面极为多样化（物理、电子、电气、化学、材料科学和制造是 MEMS 设计和开发所涉及的一些分支）。

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