微型传感器 

1.微机电系统

   微机电系统（MEMS， Micro-electro Mechanical Systems）是当今高科技发展的热点之一。MEMS系统主要包括微型传感器、执行器以及相应的处理电路三部分。图3-28所示是典型的MEMS系统的组成图。自然界的各种信息作为输入信号通过微型传感器转换成电信号，然后进行信号处理；微执行器则根据信号处理电路发出的指令自动完成相关操作；系统还能够以光、电等形式与外界通信，输出信号以供显示，或者与其他系统协同工作，构成一个更大的系统。

MEMS的优点是：体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等。MEMS是当前交叉学科的重要研究领域，涉及电子工程、材料工程、机械工程、信息工程等科学技术工程，将是未来国民经济和军事科研领域的新增长点。

       MEMS最初大量用于汽车安全气囊，而后以MEMS传感器的形式被大量应用在汽车的各个领域，随着MEMS技术的进一步发展，以及应用终端“轻、薄、短、小”的特点，对小体积高性能的MEMS产品需求增势迅猛，消费电子、医疗等领域也大量出现了MEMS产品的身影。图3-29是胶囊内镜，可用于消化系统拍照检查等；图3-30是MEMS隐形眼镜。

2.微型传感器

MEMS压力传感器是发展最早，且市场占有率极大的微型传感器，目前应用领域已大大扩展，远远突破了在工业变送器等领域的传统应用。MEMS压力传感器可分为压阻式和电容式两种。

（1）压阻式MEMS压力传感器

   压阻式MEMS压力传感器结构如图3-31所示，上下两层是玻璃体，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压力传感器。采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在应力硅薄膜表面应力最大处，组成惠斯通测量电桥。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，硅应力薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个半导体应变片阻值发生变化，电桥输出与压力成正比的电压信号，其测量精度能达0.01%～0.03%FS。图3-32是压阻式MEMS压力传感器实物图。

（2）电容式MEMS压力传感器

         如图3-33所示，电容式MEMS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，也就改变了两个横栅格之间的电容量的大小。电容式MEMS压力传感器实物如图3-34所示。

MEMS压力传感器主要应用于汽车方面，可用于测量进气歧管压、大气压、油压、轮胎气压等。

   汽车电控燃油喷射系统EFI要使用多重压力MAP传感器，监测发动机进气歧管绝对压力，提高其动力性能，降低油耗，减少废气排放。微型硅压阻式MEMS压力传感器可以用于发动机废气循环系统，替代陶瓷电容式压力传感器，汽车空调压缩机中的压力测量也是MEMS的一个很大的市场。除现有的各种应用外，另一个极具市场前景的是轮胎气压自动监测系统，如图3-35所示。MEMS压力传感器适合于任何类型的轮胎，在轮胎胎壁埋设一小块感压力敏芯片，自动测量轮胎气压、温度、转速和其他一些数据，并用特点的代码发送出来，这样可提高安全系数，缩短制动距离5%～10%，并能降低油耗10%左右。