MEMS传感器在汽车电子中的应用

MEMS技术是随着半导体集成电路识加工技术和超强精密机械加工技术的发展而发展一起的，它修筑了一个全新的技术领域和产业，其目标是把信息的提供、处置和继续执行构建在一起，构成具备多功能的微型系统，构建于大尺寸系统中，从而大幅地提升系统的自动化、智能化和可靠性水平。使用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、军事以及完全人们所认识到的所有领域中都具有十分辽阔的应用于前景。有所不同功能的MEMS传感器MEMS传感器的设计必需同时考虑到多种物理场混合起到，相对于传统的传感器，它们的尺寸更加小，基本是微纳米级别。MEMS传感器多使用以硅居多的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁非常，密度与铝类似于，热传导亲率相似钼和钨。

使用与集成电路（IC）类似于的分解技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，展开大批量、低成本生产。随着新型半导体材料和MEMS加工工艺、敏感元件构建设计、传感器结构设计与生产工艺的大大突破，MEMS传感器早已派生出有众多品种，其分类方法很多。

按其工作原理，MEMS传感器可以分成物理型MEMS传感器、化学型MEMS传感器以及生物型MEMS传感器三类。其中，物理型MEMS传感器是汽车上使用得尤为广泛的传感器，主要应用于安全性系统、制动器防抱死系统(ABS)、发动机系统、行车导航系统、车辆监护和自临床等方面。目前，车用MEMS传感器市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、化学传感器、气体传感器和指纹识别传感器等。

具体来说，MEMS压力传感器可以用来测量气囊压力、燃油压力、发动机机油压力、进气管道压力及轮胎压力。这种传感器用单晶硅不作材料，以使用MEMS技术在材料中间制作成力敏膜片，然后在膜片上蔓延杂质构成四只突发事件电阻，再行以惠斯顿电桥方式将突发事件电阻连接成电路，来取得高灵敏度。

车用MEMS压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式等几种少见的形式。而MEMS加速度计的原理是基于牛顿的经典力学定律，一般来说由挂系统和检测质量构成，通过微硅质量块的位移构建对加速度的检测，主要用作汽车安全气囊系统、减震系统、汽车导航系统和防盗系统等，除了有电容式、压阻式以外，MEMS加速度计还有压电式、隧道电流型、谐振式和热电偶式等形式。

其中，电容式MEMS加速度计具备灵敏度低、不受温度影响大于等特点，是目前MEMS微加速度计中的主流产品。微陀螺仪是一种角速率传感器，主要用作汽车导航系统的GPS信号补偿和汽车底盘控制系统，主要有振动式、转子式等几种。

目前，应用于最少的归属于振动陀螺仪，它利用单晶硅或多晶硅的振动质量块在被基座造就转动时产生的哥氏效应来感测角速度。例如汽车在弯道时，系统通过陀螺仪测量角速度来命令方向盘的旋转否做到，主动在内侧或者外侧车轮上再加必要的制动器以避免汽车瓦解车道。一般来说，它与较低加速度计一起包含主动控制系统。

如今，随着MEMS传感器更加小，功能更加多样化，价格越来越低，设计和应用于空间也在不断扩大。利用新型材料，如SiC、纳米管、纳米线、光导、超导和智能材料等研发出有的各种新型MEMS传感器，进一步提高了MEMS传感器的精度和可靠性。除了应用于在汽车电子中，它在消费类电子产品应用于市场的普及率也在大大提升。

MEMS技术正在发展沦为一个极大的产业，就像将近20年来微电子产业和计算机产业给人类带给的巨大变化一样，MEMS也在孕育出一场深刻印象的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。

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