在本教程中，我們將學(xué)習(xí)一種有趣的技術(shù)，稱為MEMS。我們將了解MEM的一些基本概念，并以MEMS傳感器的形式介紹MEMS的應(yīng)用。我們還將學(xué)習(xí)不同類型的MEMS傳感器以及一些當(dāng)前的應(yīng)用。

摘要

什么是MEMS？

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫。這是一種與微型設(shè)備制造相關(guān)的技術(shù)，例如傳感器，傳感器，執(zhí)行器，齒輪，泵，開關(guān)等。

換句話說，MEMS是由電子，電氣和機(jī)械元件組成的微觀集成設(shè)備，它們通過使用稱為微系統(tǒng)技術(shù)（MST）的技術(shù)共同為單個(gè)功能需求而協(xié)同工作。

MEMS技術(shù)被認(rèn)為是傳統(tǒng)集成電路（IC）制造的擴(kuò)展形式。傳統(tǒng)IC制造技術(shù)（VLSI）與MEMS之間的主要區(qū)別在于，使用MEMS您不僅可以制造電容器和電感器之類的電氣部件，而且可以制造齒輪，彈簧，橫梁等機(jī)械部件。使用傳統(tǒng)IC技術(shù)，您只能制造導(dǎo)體，絕緣體，二極管和晶體管。

這些基于MEMS的設(shè)備的尺寸通常約為幾微米（在1至100微米之間）。

要記住的另一個(gè)重要點(diǎn)是，MEMS是借助先進(jìn)的IC制造技術(shù)將有源和無源組件都集成到單個(gè)硅襯底中的。有源組件是傳感器和執(zhí)行器，而無源組件是無源電子系統(tǒng)和無源機(jī)械系統(tǒng)。

由信號(hào)處理電路（如放大器，ADC，濾波器等）組成的電子系統(tǒng)是使用IC制造工藝設(shè)計(jì)的，而由齒輪，曲柄，軸承等組成的機(jī)械系統(tǒng)則是通過微加工工藝設(shè)計(jì)的。

什么是MEMS傳感器？

傳感器是當(dāng)今數(shù)字世界的重要組成部分之一。由于所有的計(jì)算和處理都是在數(shù)字信號(hào)上完成的，因此在模擬世界和數(shù)字電子設(shè)備之間應(yīng)該有一個(gè)媒介。傳感器彌合了這種差距，因?yàn)樗鼈儽挥脕碛^察模擬物理參數(shù)的時(shí)間影響并產(chǎn)生有意義的信息（發(fā)送給計(jì)算機(jī)）。

傳感器的現(xiàn)代定義有時(shí)會(huì)令人困惑，但簡單來說，傳感器是一種包含基本傳感元件的設(shè)備，這些傳感元件可感測溫度或濕度等物理量并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳感器還包含一個(gè)信號(hào)處理單元，例如放大器，濾波器或ADC或這些元素的組合。

談到MEMS傳感器，如果使用MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)和制造傳感器，則稱其為微機(jī)械微傳感器或簡稱為MEMS傳感器。

如果您還記得我們的手勢控制機(jī)器人，則使用了MPU6050 IC。它包含一個(gè)3軸加速度計(jì)，一個(gè)3軸陀螺儀和一個(gè)數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器。它是使用MEMS技術(shù)制造的。

不同類型的MEMS傳感器

MEMS技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)者之一是汽車行業(yè)。現(xiàn)代汽車使用很多傳感器，其中大多數(shù)是基于MEMS的設(shè)備。以下是現(xiàn)代汽車中使用的MEMS傳感器的列表。

加速度計(jì)–用于電子穩(wěn)定性控制和安全氣囊展開。

慣性測量單元或IMU（它們是MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀的組合）–用于測量偏航，俯仰和側(cè)傾以進(jìn)行自動(dòng)駕駛。

磁力計(jì)–用于導(dǎo)航的方向。

壓力和慣性傳感器–用于制動(dòng)控制。

壓力傳感器–胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。

氣流傳感器–進(jìn)氣口監(jiān)控。

燃油傳感器–燃油液位指示器。

碰撞和碰撞傳感器–碰撞檢測和安全氣囊展開。

MEMS麥克風(fēng)–用于通信和噪聲消除。

溫度傳感器–用于自動(dòng)氣候控制和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度監(jiān)控。

還有許多其他基于MEMS的設(shè)備可用于各種應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域

MEMS傳感器已經(jīng)在各種應(yīng)用中使用，例如控制和處理設(shè)備，管理機(jī)器人，汽車，抓手等。您可以在現(xiàn)代噴墨打印機(jī)，彩色投影儀，顯示系統(tǒng)，時(shí)鐘和掃描設(shè)備中找到這些傳感器。

MEMS技術(shù)用于制造不同的傳感器，例如壓力，溫度，振動(dòng)和化學(xué)傳感器。

加速度計(jì)，陀螺儀，電子羅盤等是汽車，直升機(jī)，飛機(jī)，無人機(jī)和輪船中常用的MEMS傳感器。

下面提到基于MEMS的傳感器的一些應(yīng)用領(lǐng)域：

汽車行業(yè)

化學(xué)和制藥

飛機(jī)

工業(yè)自動(dòng)化與制造

國防，航天和航空

環(huán)境與健康科學(xué)

計(jì)算與通訊

消費(fèi)產(chǎn)品