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将MEMS传感器用于各种创新的消费类产品设计

2010/7/23/9:53
 MEMS即微机电系统,是利用微米级立体结构实现感应和执行功能的一项关键技术。其中,微米级立体结构是利用被称为“微加工”的特殊工艺实现的微米大小的立体机械结构。

  因为技术和经济的原因,MEMS传感器曾经被局限在汽车市场和工业应用领域;今天,随着MEMS传感器越来越小,价格越来越低,能效越来越高,设计和应用空间不断扩大,它在消费类应用市场的普及率正在不断提高。

  制造这些器件所采用的微加工技术与制造基本集成电路所采用的工序和工艺大同小异,只不过微加工的产品通常是一个能够活动的立体的机械结构(如图1)。

  虽然制造MEMS产品可以使用多种不同的材料,但是硅越来越受到业界的欢迎,因为硅的电气、机械和热属性都非常出色。此外,半导体厂商还意识到,如果使用成熟的芯片量产制造技术,在晶片上一次可以制造数以万计的MEMS器件。这就是说,MEMS可以利用微电子器件现有的规模经济,获得更大的成本优势,特别是在进军消费类产品市场时,利用好这个优势更加重要。因此,以硅为MEMS材料的吸引力最大。

  过去,在没有这项技术之前,有很多应用是不可能的;今天,这项技术正在将这些应用变为可能。

  手提电脑、手机、便携媒体播放器和移动终端设备内的硬盘驱动器坠落保护功能,是MEMS运动传感器在消费电子市场的具有重要历史意义的代表性应用之一。

  在手提电脑内的三轴加速计可以监测加速度,因为具有特定的功能和数据处理电路,它能够检测到硬盘驱动器的意外摔落事故,并及时命令读写头缩回到安全位置,以防电脑最终摔落在地板上时损坏读写头。

  健身和健康监测是MEMS传感器的另一类具有代表性的应用。

  计步表或计步器是利用三轴MEMS传感器实现健身和健康监测功能的代表性应用,在特定的情况下,计步器的传感器能够精确地测定在步行和跑步过程中作用在系统上的加速度,通过处理加速度数据,计步器显示用户走过的步数和速度,以及在身体运动过程中所消耗掉的热量。


  图 1 : 基于MEMS的线性加速计。

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