微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備將小型機(jī)械和電子元件結(jié)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(shù)也可以用于制造機(jī)械組件，如彈簧、可變形薄膜、振動(dòng)結(jié)構(gòu)、閥門、齒輪和杠桿。

 

該技術(shù)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(gè) IC 上結(jié)合jing確的傳感器、的處理能力和無(wú)線通信（例如，Wi-Fi 或藍(lán)牙）。受益于傳統(tǒng)集成電路的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和成本效率，MEMS傳感器可以大批量生產(chǎn)，

 

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(dǎo)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(dǎo)體之間的間距，從而改變了電容?？梢酝ㄟ^將傳感器包含在調(diào)諧電路中來(lái)測(cè)量變化，該電路會(huì)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(chǎn)生一個(gè)振蕩器，產(chǎn)生輸出信號(hào)。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(wú)線讀出，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生高頻信號(hào)，可以用合適的外部天線檢測(cè)到。或者，可以通過測(cè)量從電流源向電容充電所花費(fèi)的時(shí)間，可以更直接地測(cè)量電容。在這兩種情況下，電子設(shè)備和傳感器元件的無(wú)限接近將雜散電容和噪聲引起的誤差降至zui低。

 

2、MEMS壓阻式應(yīng)變傳感器

 

壓阻式應(yīng)變傳感器是zui早成功的MEMS壓力傳感器，廣泛用于汽車、醫(yī)療和家用電器等。

 

導(dǎo)電傳感元件直接制造在膜片上，這些導(dǎo)體電阻的變化提供了一種測(cè)量施加壓力的方法。電阻的變化與應(yīng)變成正比，應(yīng)變就是導(dǎo)體長(zhǎng)度的相對(duì)變化。電阻器連接在惠斯通電橋中，可以非常準(zhǔn)確的測(cè)量電阻變化。壓阻元件可以布置成使它們經(jīng)受相反的應(yīng)變（一半被拉伸，另一半被壓縮）以zui大化給定壓力的輸出信號(hào)（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(shù)的共振頻率來(lái)創(chuàng)建機(jī)械結(jié)構(gòu)（如調(diào)整鋼琴弦）。施加信號(hào)使結(jié)構(gòu)振動(dòng)并測(cè)量諧振頻率的變化。這種設(shè)備可能非常jing確，但難以制造，并且對(duì)其他環(huán)境因素（如溫度）也很敏感，這些因素也會(huì)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(fā)送振動(dòng)。波被另一個(gè)換能器拾取并轉(zhuǎn)換回電信號(hào)?？梢詼y(cè)量由表面變形引起的聲信號(hào)的幅度或相位的變化，以給出壓力的指示。