“mems传感器和cmos传感器 传感器的快速发展与应用现状”

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1 .微机械压力传感器

微机械压力传感器是最早开发的微机械产品，也是微机械技术中最成熟、工业化程度最高的产品。 从信号检测方法的角度看，微机械压力传感器分为压阻式和静电容式两种，分别基于体积微细加工技术和牺牲层技术制造。 从敏感膜结构的角度来看，有圆形、四边形、矩形、e形等各种结构。 压阻式压力传感器精度为0.05% ~ 0.01%，年稳定度为0.1%/f.s，温度误差为%，耐压为数百兆帕，过电压保护范围为传感器范围的20倍以上，进行了大范围全温度补偿。 目前，微机械压力传感器的第一个快速发展方向如下。

(1)将传感器与信号解决、校准、补偿、微控制器集成，开发智能压力传感器。

(2)进一步提高压力传感器的灵敏度，实现量程小的微压传感器。

(4)开发谐振式压力传感器

2 .微加速度传感器

硅微加速度传感器是继微压传感器之后第二个进入市场的微机械传感器。 其第一种类型是压阻式、静电电容式、力平衡式、共振式。 最吸引人的是力平衡加速度计，其典型产品是1994年别人报道的。 我国在微加速度计的迅速发展方面从事了西安电子科技大学开发的压阻式微加速度计和清华大学微电子开发的共振式微加速度计等多项工作。 后者是采用电阻热激励和压阻桥检测的方法，其敏感结构是高度对称的四角支承质量形式。 在质量体的4个侧面和支撑框架之间形成4个谐振光束，用于信号检测。

角速度一般用陀螺仪测量。 一直以来流传的陀螺仪利用物体高速旋转的角动量特征测量角速度。 该陀螺仪精度高，但结构多复杂，采用寿命短，价格高。 通常只用于导航，但不太适用于普通的运动控制系统。 事实上，如果不受限价，角速度传感器可以广泛应用于汽车牵引力控制系统、相机稳定系统、医疗器械、军事器械、运动机械、计算机惯性鼠标、军事等行业。 常用的微机械角速度传感器有双平衡环结构、悬臂梁结构、音叉结构、振动环结构等。 但是，微机械陀螺仪的精度小于10/h，与惯性导航系统相差甚远。

4 .微流量传感器的微流量传感器不仅体积小，还能达到较低的测量水平，死区容量小，响应时间短，适合微流体的准确测量和控制。 根据工作原理，国内外研究的微流量传感器分为热传导型(包括热传导型和热飞行时间型)、机械型和谐振型三种。 清华大学精密仪器系统设计的阀板微流量传感器通过阀板将流量转换为梁表面的弯曲应力，通过集成在阀板上的压敏桥检测流量信号。 传感器的芯片尺寸为10ml的气体流量，直线性在5%以上。

微气体传感器可以根据材料分为硅类气体传感器和硅微气体传感器。 其中，前者以硅为基板，感应层使用非硅材料，是目前微气体传感器的主流。 微型气体传感器可以满足人们对气体传感器集成化、智能化、多功能化的要求。 例如，多个气体传感器的敏感性能与工作温度密切相关。 这是因为为了监视温度，需要制作加热元件和温度检测元件。 微机电系统技术可以方便地组合气体传感器和温度检测器，确保气体传感器的优良性能。

谐振式气体传感器不需要加热器件，输出信号为频率，是硅微气体传感器重要的快速发展方向之一。 北京大学微电子研究所提出的微结构气体传感器由硅束、振动激励元件、振动测量元件和气体感应膜组成。 硅束置于被测气体中后，表面的感应膜吸收气体分子，光束质量增加，光束谐振频率下降。 这样，通过测量硅束的谐振频率可以得到气体浓度。 no2浓度检测实验表明，在0~110范围内线性良好，浓度检出限达到110。 就业频率为0时，灵敏度为0。 德国等人在sinx悬臂梁表面涂布聚合物pdms，检测出己烷气体，得到了- 0.099hz/10的灵敏度。

与以往的传感器相比，小型轻量，具有固有热容量为10 j/k ~ 10 j/k的温度测量无法比拟的特征的微机械传感器。 我开发了硅/二氧化硅双层微悬臂梁温度传感器。 硅和二氧化硅的热膨胀系数不同，导致梁在温度下的挠曲不同，其变形可以通过梁根部的压敏桥检测出来。 非线性误差为0.9%，滞后误差为0.45%，重复误差为1.63%，精度为1.9%。

7 .其他微机械传感器

其他传感器可以通过瑞士查尔莫斯大学petere等人设计的谐振式流体密度传感器、浙江大学开发的力平衡微机械真空传感器、中国科学院合肥智能研究所开发的振动梁微机械力传感器等微加工技术实现。

微机电系统技术基于成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工技术。 与迄今为止流传的集成电路工艺有很多相似之处。 例如，光刻、薄膜沉积、掺杂、蚀刻、化学机械研磨等。 但是，有些多而复杂的微结构在集成电路工艺中不容易实现，必须用微细加工技术制造。 微细加工技术有本体微细加工技术、表面微细加工技术、特殊微细加工技术。 整体加工技术是指沿硅基板的厚度方向蚀刻硅基板的工艺，包括湿蚀刻和干蚀刻，实现三维

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