在本教程中，我們將了解一種稱(chēng)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(lèi)型的 MEMS 傳感器和一些當(dāng)前應(yīng)用。

什么是微機(jī)電系統(tǒng)？

MEMS 是 Micro Electro Mechanical Systems 的縮寫(xiě)。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(kāi)關(guān)等。

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

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 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(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)備的尺寸通常為幾微米（在 1 到 100 微米之間）。

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

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

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，所以在模擬世界和數(shù)字電子設(shè)備之間應(yīng)該有一個(gè)媒介。傳感器彌合了這一差距，因?yàn)樗鼈冇糜谟^察模擬物理參數(shù)的時(shí)間效應(yīng)并產(chǎn)生有意義的信息（對(duì)計(jì)算機(jī)）。

傳感器的現(xiàn)代定義有時(shí)令人困惑，但簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(hào)。傳感器還包括信號(hào)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(jì)和制造的，那么它被稱(chēng)為微機(jī)械微傳感器或簡(jiǎn)稱(chēng)為 MEMS 傳感器。

如果您還記得我們的手勢(shì)控制機(jī)器人，我們使用的是 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(lèi)型的 MEMS 傳感器

MEMS技術(shù)的主要實(shí)施者之一是汽車(chē)行業(yè)�，F(xiàn)代汽車(chē)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(chē)中使用的 MEMS 傳感器列表。

加速度計(jì)——用于電子穩(wěn)定控制和安全氣囊展開(kāi)。

慣性測(cè)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(cè)量自動(dòng)駕駛的偏航、俯仰和滾動(dòng)。

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(cè)系統(tǒng)。

氣流傳感器 - 進(jìn)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(cè)和安全氣囊展開(kāi)。

MEMS 麥克風(fēng)——用于通信和降噪。

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)測(cè)。

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(jī)器人、汽車(chē)、夾具等。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，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(pán)等是汽車(chē)、直升機(jī)、飛機(jī)、無(wú)人機(jī)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(chē)

化學(xué)制藥

飛機(jī)

工業(yè)自動(dòng)化與制造

國(guó)防、航天和航空

環(huán)境與健康科學(xué)

計(jì)算和通信

消費(fèi)產(chǎn)品

概括

將傳感器、執(zhí)行器、電氣（和電子）和機(jī)械設(shè)備集成到單個(gè)芯片中的概念被認(rèn)為是突破性技術(shù)之一。MEMS 技術(shù)將支持開(kāi)發(fā)具有微傳感器、控制或微執(zhí)行器感知以及微電子計(jì)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(jì)和開(kāi)發(fā)所涉及的一些分支）。