mems压力传感器原理

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一、MEMS压力传感器

MEMS传感器即微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过四十多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。截止到2010年，全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作，已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品，其中MEMS传感器占相当大的比例。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，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时，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。

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。

二、MEMS 压力传感器原理

MEMS 压力传感器由于应用广泛，相对发展更快，绝大多数的MEMS 压力传感器的感压元件是硅膜片，根据敏感机理的不同，可将MEMS 压力传感器分为三种：压阻式压力传感器、电容式压力传感器和谐振式压力传感器。压敏电阻扩散在硅膜片上，并连成惠斯顿电桥，当被测压力作用在膜片上时，膜片产生形变，引起压敏电阻阻值的变化，电桥失衡，该失衡量与被测压力成比例;硅电容式压力传感器，淀积在膜片下表面上的金属层形成电容器的活动电极，另一电极淀积在硅衬底表面上，二者构成平行板式电容器。当膜片感受压力作用发生弯曲时，电容器的极板间距发生变化，从而引起电容量的变化，该变化量与被测压力相对应;硅谐振式压力传感器，基于膜片或梁的谐振频率随被测压力变化而改变的原理来实现压力测量，硅膜片或梁由静电或其它方法激励而产生谐振动，谐振频率为f 0，当膜片(梁)受被测压力直接(间接)作用时，刚度发生改变，从而导致谐振频率的变化Δf，该变化量与被测压力相对应。

三、MEMS压力传感器应用

1、汽车工业

MEMS压力传感器在汽车工业中扮演着重要角色。它们用于监测发动机气缸压力、轮胎压力和制动系统压力等。这些传感器可提供关键数据，帮助汽车制造商优化发动机性能、提高燃油效率并增加驾驶安全性。

2、医疗保健

在医疗保健领域，MEMS压力传感器被广泛应用于各种医疗设备和监测系统中。它们用于血压监测、呼吸机和人工呼吸器的控制、体内压力监测以及药物输送系统等。这些传感器提供了准确的压力测量，帮助医疗专业人员进行诊断和治疗。

3、消费电子

MEMS压力传感器在消费电子产品中的应用也越来越普遍。智能手机、平板电脑和智能手表等设备中的压力传感器可用于气压计、高度计和室内导航等功能。此外，智能穿戴设备中的压力传感器还可以监测心率和体力活动等指标。

4、工业自动化

在工业自动化领域，MEMS压力传感器用于监测和控制各种工业过程，它们广泛应用于液体和气体管道系统、液位监测、压力控制和流量测量等领域。这些传感器的高精度和可靠性对于确保工业过程的稳定和安全至关重要。

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