分析MEMS压力传感器的原理设计与应用

MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，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、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、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技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。

MEMS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。相对于传统的机械量传感器，MEMS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。

图1 惠斯顿电桥电原理

图2 应变片电桥的光刻版本

图3 硅压阻式压力传感器结构

美国Oak Ridge国家实验室的Panos Datskos与Nickolay Lavrik使用MEMS传感器检测出5.5 fs的物质，创造了一项新的世界纪录。其使用的只有2 tun长、50 am厚的硅悬臂，由一种廉价的二极管激光器振动。

Datskos计划提高MEMS传感器的灵敏度，通过将谐振频率从目前的2 MHz提高到50 MHz，并且相应地使悬臂更小、更硬，最终完成检测单个分子的目标。

飞思卡尔半导体（Freescale）推出3款具备高感应度的传感器，采用微机电制成的MMA6270Q（XY一轴）、MMA6280Q（ 一轴）和MMA7261Q（XYZ一轴）传感器，为锁定低成本消费电子市场的低重力（1ow—g）传感器，可以探测透过微小的力量变化就可导致的坠落、倾斜、移动、定位和振动。