【導(dǎo)讀】MEMS是在集成電路生產(chǎn)技術(shù)和專用的微機(jī)電加工方法的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來的高新科技，其研究開發(fā)主要集中在微傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)三個(gè)方面，目前主導(dǎo)MEMS市場的傳感器已形成產(chǎn)業(yè)。
MEMS簡介：
MEMS是在集成電路生產(chǎn)技術(shù)和專用的微機(jī)電加工方法的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來的高新科技，其研究開發(fā)主要集中在微傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)三個(gè)方面，目前主導(dǎo)MEMS市場的傳感器已形成產(chǎn)業(yè)。用此技術(shù)研制的五花八門的微傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、靈敏度高、易生產(chǎn)、成本低的優(yōu)勢，可以測量各種物理量、化學(xué)量及生物量。
應(yīng)用領(lǐng)域：
在市場引導(dǎo)、科技推動(dòng)、風(fēng)險(xiǎn)投資、政府介入等多重作用下，汽車MEMS傳感器發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為相關(guān)部門爭先投資開發(fā)的熱點(diǎn)。在高檔汽車中，大約采用25至40只MEMS傳感器，技術(shù)上日趨成熟完善，可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求，極大地推動(dòng)了電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。汽車電子控制系統(tǒng)一直被認(rèn)為是MEMS壓力傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，可用于測量進(jìn)氣歧管壓、大氣壓、油壓、輪胎氣壓等。
工作原理：
最流行的汽車MEMS壓力傳感器采用壓阻式力敏原理，這是現(xiàn)有幾種力敏傳感器中用量最大的一種，開發(fā)出幾代產(chǎn)品，年產(chǎn)量為數(shù)千萬只。這種傳感器用單晶硅作材料，以MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴(kuò)散雜質(zhì)形成4只應(yīng)變電阻，再以惠斯頓電橋方式將應(yīng)變電阻連接成電路，來獲得高靈敏度，其輸出大多為0~5V模擬量，測量范圍取決于力敏膜片的厚度，一枚晶片上可同時(shí)制作許多個(gè)力敏芯片，易于批量生產(chǎn)，力敏芯片受溫度影響性能采用調(diào)理電路補(bǔ)償。
汽車用壓力傳感器被稱為是軍品的質(zhì)量、民品的價(jià)格。其環(huán)境實(shí)驗(yàn)要求是極為嚴(yán)格的(表2)。封裝好的傳感器通過嚴(yán)格的環(huán)境測試后，一般能保證0.1%~0.3%F.S.的穩(wěn)定性，即使經(jīng)受最嚴(yán)格的長時(shí)間測試，仍能維持1%F.S.的穩(wěn)定性。信號(hào)調(diào)理電路和標(biāo)定及封裝也是生產(chǎn)中的極其關(guān)鍵技術(shù)，科技含量超過力敏芯片的制作。例如，測量燃油噴射的壓力傳感器長期與液態(tài)燃料接觸，并承受高壓，組裝固定和安裝尺寸的設(shè)計(jì)，涉及到大量的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)械應(yīng)力測試、介質(zhì)暴露測試、電路修正等技術(shù)。
市場應(yīng)用：
目前，可以提供汽車MEMS壓力傳感器的有德州儀器、德國博世等公司，一般年產(chǎn)量在100萬只以上，這是汽車量產(chǎn)的需求，也是回收巨額投資的條件。部分廠家已研制成功力敏芯片與外圍信號(hào)處理電路集成化的汽車MEMS壓力傳感器，估計(jì)今后的價(jià)格會(huì)降至5~7美元。博世公司采用表面MEMS技術(shù)，研制出微型化的硅質(zhì)量流量傳感器，很多汽車廠家正對(duì)這種新型傳感器進(jìn)行評(píng)估。
汽車電控燃油噴射系統(tǒng)EFI要使用多重壓力MAP傳感器，監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧絕對(duì)壓力，提高其動(dòng)力性能，降低油耗，減少廢氣排放。微型硅壓阻式MEMS壓力傳感器可用于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣循環(huán)系統(tǒng)，替代陶瓷電容式壓力傳感器，汽車空調(diào)壓縮機(jī)中的壓力測量也是MEMS的一個(gè)很大市場。除現(xiàn)有的各種應(yīng)用外，另一個(gè)極具市場前景的是輪胎氣壓自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，MEMS壓力傳感器適合于任何類型的輪胎，在輪胎胎壁埋設(shè)一小塊感壓力敏芯片，自動(dòng)測量輪胎氣壓、溫度、轉(zhuǎn)速和其它一些數(shù)據(jù)，并用特定的代碼發(fā)送出來。目前，已有不少實(shí)時(shí)胎壓監(jiān)測系統(tǒng)問世，使輪胎始終保持良好的應(yīng)用性能，可提高安全系數(shù)，縮短制動(dòng)距離5~10%，并能降低油耗10%左右。最近，隨著燧石爭論（FirestoneControversy）的復(fù)蘇，美國國會(huì)通過一項(xiàng)法案，要求到2004年每一輛汽車都要裝用車胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，政府的介入為MEMS傳感器開啟了更廣闊的市場，許多廠家正為此展開角逐。
沒想到mems壓力傳感器在汽車上的應(yīng)用居然這么多，這么廣吧？
