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    什么是MEMS壓力傳感器?

    2021-06-07瀏覽次數:125

    什么是MEMS壓力傳感器?


    微電子機械系統(MEMS)設備將小型機械和電子元件結合在硅芯片上。用于制造集成電路(IC)上的晶體管、互連和其他組件的制造技術也可以用于制造機械組件,如彈簧、可變形薄膜、振動結構、閥門、齒輪和杠桿。

    該技術可用于制造各種傳感器,包括幾種類型的壓力傳感器。它能夠在單個 IC 上結合精確的傳感器、強大的處理能力和無線通信(例如,Wi-Fi 或藍牙)。受益于傳統集成電路的規模優勢和成本效率,MEMS傳感器可以大批量生產,

    MEMS壓力傳感器的種類:


    1、MEMS電容式壓力傳感器

    為了制造電容式傳感器,導電層沉積在膜片和腔體底部以制造電容。電容通常為幾皮法拉德。膜片的變形改變了導體之間的間距,從而改變了電容??梢酝ㄟ^將傳感器包含在調諧電路中來測量變化,該電路會隨著壓力的變化而改變其頻率。

    該傳感器可與芯片上的電子元件一起使用,產生一個振蕩器,產生輸出信號。由于在硅上制造大電感的困難,這通常是基于RC電路。這種方法非常適合無線讀出,因為它會產生高頻信號,可以用合適的外部天線檢測到?;蛘?,可以通過測量從電流源向電容充電所花費的時間,可以更直接地測量電容。在這兩種情況下,電子設備和傳感器元件的無限接近將雜散電容和噪聲引起的誤差降至最低。

    2、MEMS壓阻式應變傳感器

    壓阻式應變傳感器是最早成功的MEMS壓力傳感器,廣泛用于汽車、醫療和家用電器等。

    導電傳感元件直接制造在膜片上,這些導體電阻的變化提供了一種測量施加壓力的方法。電阻的變化與應變成正比,應變就是導體長度的相對變化。電阻器連接在惠斯通電橋中,可以非常準確的測量電阻變化。壓阻元件可以布置成使它們經受相反的應變(一半被拉伸,另一半被壓縮)以最大化給定壓力的輸出信號(見下圖)。

    壓阻元件的兩種排列方式

    3、其他類型的MEMS壓力傳感器

    例如,可以使用作為施加壓力的函數的共振頻率來創建機械結構(如調整鋼琴弦)。施加信號使結構振動并測量諧振頻率的變化。這種設備可能非常精確,但難以制造,并且對其他環境因素(如溫度)也很敏感,這些因素也會改變諧振頻率。

    表面聲波 (SAW) 傳感器的工作原理是通過壓電材料薄膜發送振動。波被另一個換能器拾取并轉換回電信號??梢詼y量由表面變形引起的聲信號的幅度或相位的變化,以給出壓力的指示。
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