关于MEMS传感器的调查报告.ppt

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1、MEMS传感器的调查报告小组成员：刘歆艺、娄顺喜目录MEMS的概念及MEMS传感器MEMS传感器研究现状MEMS传感器的特点MEMS传感器的分类及原理MEMS传感器的典型应用MEMS传感器的展望MEMS的概念MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)，微机电系统，将微电子技术和微细加工技术相结合，实现微电子与机械的融合。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。MEMS惯性传感器MEMS传感器的尺寸比较MEMS传感器MEMS传感

2、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。MEMS传感器基本结构MEMS传感器的研究现状MEMS传感器一直是研究的热点和重点,是各国大力发展的核心和前沿技术,引起了各国研究机构、大学和公司的高度重视,欧美和日本等国显示出了明显的领先优势。国内的一些高校和研究机构已着手MEMS传感器技术的开发和研究,但在灵

3、敏度、可靠性及新技术能力提升方面与国外相比还存在较大差距。许多MEMS传感器品种尚未具备批量生产的能力,离产品的实用化和产业化还很远,有待于进一步提高和完善。MEMS传感器的特点MEMS传感器大小MEMS传感器集成特性MEMS传感器的分类及原理MEMS传感器主要有：MEMS压力传感器MEMS加速度传感器MEMS陀螺仪MEMS温度传感器等。MEMS压力传感器MEMS加速度传感器MEMS陀螺仪MEMS温度传感器MEMS压力传感器微机械压力传感器是最早开始研制的微机械产品,也是微机械技术中最成熟、最早开始

4、产业化的产品。从信号检测方式来看,微压力传感器可分为压阻式和电容式两类。性能指标有灵敏度、线性范围、稳定性等。电容式压阻式MEMS压力传感器的工作原理——电阻式MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量。压阻式结构MEMS压力传感器的工作原理——电容式电容式压力传感器利用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

5、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，也就改变了板间电容量的大小，即△压力=△电容量。电容式结构MEMS加速度传感器MEMS加速度传感器用于测量载体的加速度,并提供相关的速度和位移信息。MEMS加速度传感器的主要性能指标包括测量范围、分辨率、标度因数稳定性、标度因数非线性、噪声、零偏稳定性和带宽等。MEMS加速度传感器MEMS加速度传感器分类电容式压阻式压电式隧道电流式MEMS加速度传感器原理——压阻式压阻式加速度传感器的结构通常很简单，加工工艺与IC技术兼容，具有良好的直流

6、响应特性。但是灵敏度很小，温度效应严重，动态范围有限。压阻式MEMS加速度传感器原理——电容式电容式加速度传感器一般采用悬臂梁、固支梁或挠性轴结构，支撑一个当作电容动板电极的质量块，构成一个平板电容。其工作原理是在外部加速度作用下，校验质量块产生位移，从而改变质量块和电极之间的电容，将变化量用外围电路检测出来就可测量加速度的大小。电容式MEMS加速度传感器原理——压电式加速度传感器的质量块与压电材料相连，当输入加速度时，加速度通过质量块形成的惯性力加在压电材料上，使压电材料产生变形，压电材料产生的变

7、形和由此产生的电荷(电压)与加速度成正比，输出电量经放大后就可检测出加速度大小。压电式MEMS加速度传感器原理——隧道电流式隧道电流式MEMS加速度传感器的工作原理是利用电子势垒隧道效应，把输入的加速度转换为质量块的相对位移，再通过隧道效应将位移量转换为隧道电流的变化，最后用检测电路测出电流变化量从而获得相应加速度的大小。悬臂梁隧道针尖悬臂梁式隧道效应微加速度计MEMS陀螺仪传统的陀螺仪是利用高速转动的物体具有保持其角动量的特性来测量角速度的。这种陀螺仪的精度很高，但它的结构复杂，使用寿命短，成本高

8、，一般仅用于导航方面，而难以在一般的运动控制系统中应用。实际上，如果不是受成本限制，角速度传感器可在诸如汽车牵引控制系统、摄象机的稳定系统、医用仪器、军事仪器、运动机械、计算机惯性鼠标、军事等领域有广泛的应用前景。另，MEMS陀螺仪对倾斜、撞击或振动等线性加速度不敏感。MEMS陀螺仪MEMS陀螺仪的工作原理MEMS陀螺仪利用科里奥效应测量运动物体的角速率，根据科里奥效应，当一个物体沿X方向运动且施加角旋转速率时，该物体将受到一个黄色箭头方向的力。然后，从一个电容感应结