在本教程中，我們將了解一種稱為 MEMS 的有趣技術(shù)。我們將看到 MEMS 的一些基本概念，并以 MEMS 傳感器的形式了解 MEMS 的應(yīng)用。我們還將了解不同類型的 MEMS 傳感器和一些當(dāng)前應(yīng)用。

什么是微機電系統(tǒng)？

MEMS 是 Micro Electro Mechanical Systems 的縮寫。它是一種與制造微型設(shè)備相關(guān)的技術(shù)，如傳感器、傳感器、執(zhí)行器、齒輪、泵、開關(guān)等。

換句話說，MEMS 是一種微觀集成設(shè)備，它是電子、電氣和機械元件的組合，所有這些都使用一種稱為微系統(tǒng)技術(shù) (MST) 的技術(shù)共同工作以滿足單一的功能要求。

MEMS技術(shù)被認為是傳統(tǒng)集成電路（IC）制造的擴展形式。傳統(tǒng) IC 制造技術(shù) (VLSI) 與 MEMS 的主要區(qū)別在于，使用 MEMS 不僅可以制造電容器和電感器等電氣元件，還可以制造齒輪、彈簧、梁等機械部件。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)備的尺寸通常為幾微米（在 1 到 100 微米之間）。

另一個需要記住的重要一點是，MEMS 是借助先進的 IC 制造技術(shù)將有源和無源元件集成到單個硅基板中。有源元件是傳感器和執(zhí)行器，而無源元件是無源電子系統(tǒng)和無源機械系統(tǒng)。

由放大器、ADC、濾波器等信號處理電路組成的電子系統(tǒng)采用IC制造工藝設(shè)計，而由齒輪、曲柄、軸承等組成的機械系統(tǒng)采用微加工工藝設(shè)計。

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。由于所有的計算和處理都是在數(shù)字信號上完成的，所以在模擬世界和數(shù)字電子設(shè)備之間應(yīng)該有一個媒介。傳感器彌合了這一差距，因為它們用于觀察模擬物理參數(shù)的時間效應(yīng)并產(chǎn)生有意義的信息（對計算機）。

傳感器的現(xiàn)代定義有時令人困惑，但簡單來說，傳感器是一種包含基本傳感元件的設(shè)備，這些傳感元件可以感知溫度或濕度等物理量并將其轉(zhuǎn)換為電信號。傳感器還包括信號處理單元，如放大器、濾波器或 ADC 或這些元件的組合。

談到 MEMS 傳感器，如果傳感器是使用 MEMS 技術(shù)設(shè)計和制造的，那么它被稱為微機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器人，我們使用的是 MPU6050 IC。它包含一個 3 軸加速度計、一個 3 軸陀螺儀和一個數(shù)字運動處理器。它是使用 MEMS 技術(shù)制造的。

不同類型的 MEMS 傳感器

MEMS技術(shù)的主要實施者之一是汽車行業(yè)。現(xiàn)代汽車使用大量傳感器，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 傳感器列表。

加速度計——用于電子穩(wěn)定控制和安全氣囊展開。

慣性測量單元或 IMU（它們是 MEMS 加速度計和 MEMS 陀螺儀的組合）——用于測量自動駕駛的偏航、俯仰和滾動。

磁力計 - 用于導(dǎo)航的方向。

壓力和慣性傳感器——用于制動控制。

壓力傳感器——胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。

氣流傳感器 - 進氣監(jiān)控。

燃油傳感器——燃油液位指示器。

撞擊和碰撞傳感器——撞擊檢測和安全氣囊展開。

MEMS 麥克風(fēng)——用于通信和降噪。

溫度傳感器——用于自動氣候控制和發(fā)動機溫度監(jiān)測。

還有許多其他基于 MEMS 的設(shè)備可用于各種應(yīng)用。

應(yīng)用

MEMS 傳感器已被用于各種應(yīng)用，例如控制和處理設(shè)備、管理機器人、汽車、夾具等。您可以在現(xiàn)代噴墨打印機、彩色投影儀、顯示系統(tǒng)、時鐘和掃描設(shè)備中找到這些傳感器。

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

加速度計、陀螺儀、電子羅盤等是汽車、直升機、飛機、無人機和船舶中常用的一些 MEMS 傳感器。

下面提到了基于 MEMS 的傳感器的一些應(yīng)用領(lǐng)域：

汽車

化學(xué)制藥

飛機

工業(yè)自動化與制造

國防、航天和航空

環(huán)境與健康科學(xué)

計算和通信

消費產(chǎn)品

概括

將傳感器、執(zhí)行器、電氣（和電子）和機械設(shè)備集成到單個芯片中的概念被認為是突破性技術(shù)之一。MEMS 技術(shù)將支持開發(fā)具有微傳感器、控制或微執(zhí)行器感知以及微電子計算能力的智能設(shè)備。

MEMS 技術(shù)在其應(yīng)用和所涉及的研究領(lǐng)域方面極為多樣化（物理、電子、電氣、化學(xué)、材料科學(xué)和制造是 MEMS 設(shè)計和開發(fā)所涉及的一些分支）。