MEMSsensor微传感器原理_图文.
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mems传感器原理
mems传感器原理MEMS传感器原理MEMS传感器是一种微型传感器，全称为Micro-Electro-Mechanical Systems传感器，是利用微机电技术制造的传感器。
它的工作原理是通过微小的机械运动或电学信号的变化来测量和检测物理量。
MEMS传感器广泛应用于手机、汽车、医疗设备等各个领域，成为现代科技的重要组成部分。
1. MEMS传感器的结构MEMS传感器的核心部分是微机电系统。
它由微小的机械结构和电学部分组成。
微小的机械结构通常由硅片制成，具有非常高的精度和稳定性。
电学部分则包括传感器的电路和信号处理单元。
这些部分通过微纳加工技术相互结合，形成一个完整的MEMS传感器。
2. MEMS传感器的原理MEMS传感器的工作原理主要分为机械型和电容型两种。
机械型MEMS传感器利用微小的机械结构的运动来感知物理量。
例如，加速度计就是一种机械型MEMS传感器。
它通过测量微小结构的运动变化来检测物体的加速度。
当物体加速或减速时，微小结构会受到力的作用，从而产生微小的位移。
通过测量这个位移，可以确定物体的加速度。
机械型MEMS传感器还可以用于测量压力、温度等物理量。
电容型MEMS传感器则利用电学信号的变化来感知物理量。
其中最常见的是电容式加速度计。
电容式加速度计由两个电极组成，当传感器受到加速度时，电极之间的电容会发生变化。
通过测量电容的变化，可以确定物体的加速度。
电容型MEMS传感器还可以用于测量角度、磁场等物理量。
3. MEMS传感器的优势MEMS传感器相比传统的传感器具有许多优势。
MEMS传感器体积小、重量轻。
由于采用了微纳加工技术，MEMS 传感器可以制造出非常微小的结构，从而大大减小了传感器的尺寸和重量。
这使得MEMS传感器可以方便地集成到各种设备中，如手机、智能手表等。
MEMS传感器功耗低。
由于体积小，MEMS传感器所需的电力也较低。
这不仅延长了电池寿命，还降低了能源消耗。
MEMS传感器响应速度快。
MEMS传感器及其应用 ppt课件
微机电系统（Microelectromechanical Systems，MEMS）是将微电子技术与机械 工程融合到一起的一种工业技术，它的操 作范围在微米范围内。比它更小的，在纳 米范围的类似的技术被称为纳机电系统。 MEMS（微机电系统）是指集微型传感器、 执行器以及信号处理和控制电路、接口电 路、通信和电源于一体的微型机电系统。
典型的MEMS压力传感器
典型的MEMS压力传感器管芯（die）结构和电原理如 图7所示，左是电原理图，即由电阻应变片组成的惠斯顿 电桥，右是管芯内部结构图。典型的MEMS压力传感器管 芯可以用来生产各种压力传感器产品，如图8所示。 MEMS压力传感器管芯可以与仪表放大器和ADC管芯封装 在一个封装内（MCM），使产品设计师很容易使用这个 高度集成的产品设计最终产品。
MEMS压力传感器
MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如 TPMS（轮胎压力监测系统）、发动机机油压力传 感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动 机进气歧管压力传感器（TMAP）、柴油机共轨 压力传感器;消费电子，如胎压计、血压计、橱用 秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、 烤箱、吸尘器用压力传感器、洗衣机、饮水机、 洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工 业电子，如数字压力表、数字流量表、工业配料 称重等。
1)影像传感器 简单说就是相机镜头，由于只牵涉到微光学与微电子，没有机械 成份在里头，即便加入马达、机械驱动的镜头，这类的机械零件 也过大，不到「微」的地步，所以此属于光电半导体，属于光 学、 光电传感器。 2)亮度传感器
外界并不清楚iPhone4用何种方式感应环境光亮度，而最简单的实现方式 是用一个光敏电阻，或者，iPhone4直接用影像传感器充当亮度侦测，也 是可行。无论如此，此亦不带机械成份，属于光电类传感器，甚至可能 不是微型的，只是一般光学、光电传感器。
(完整版)MEMS微传感器的工作原理(2)
电磁式微执行器实例(6) 电磁致动微阀
出口
入口
氮化绝缘层 金线圈 多晶硅
永磁体
德国的电磁致动微型阀
德国研制的电磁致动微阀， 阀片为牺牲层技术制作的 多晶硅膜。这是为小型气 体分析仪设计的微阀结构， 设计的压力指标为1050kPa，过流能力为220mL/min，响应时间为 5ms。
电流流过U 形导线时会在 两条导线之间 产生排斥力。 类似地，在一 条置于磁场中 的柔性金属线 上通以电流， 导线会发生偏 转。
电磁式微执行器实例(3) 热气动微波形管执行器
表面微机械“波形管” 执行器带有一个环形 的折叠状薄膜结构， 相对于简单的薄膜， 这种结构可以得到更 大的偏移。
热气动活塞执行器
体积膨胀气体驱动的活塞执行器，沿着衬底所在的平面平 行移动。在多晶硅加热器的作用下形成了水蒸汽的气泡， 并在活塞腔内膨胀，将活塞向外推。当加热停止时，活塞 腔内的气泡破裂，活塞返回原来位置。在衬底表面平整的 情况下，基于表面张力的执行器所能提供的力能达到其它 方式所能提供力的两个数量级以上。
微执行器的特点
与传统执动器相比，微执动器的特点有 微系统加速快、速度高； 仅需极小的驱动力； 随元器件尺寸的微型化、热膨胀、振动等环境干扰因
素小。
微致动器的分类
按致动原理分 静电式微执行器 压电式微执行器 热力微执行器 电磁式微执行器 形状记忆合金微执行器
微执行器的致动方式
(1)静电式微执行器
梳状驱动加速度计
2.执行器
梳状驱动执行器常常用来产生面内或离面位移。 用于光开关的梳状驱动器
大位移梳状驱动执行器
右图是Sandia国 家实验室研制的一 种齿轮传动的机械 装置。
静电悬臂驱动
MEMS微传感器的工作原理(1)
理，可以设计各种微传感器。
改变2倍。利用这个原
d
It
(3)隧道电流敏感原理 隧道电流式微传感器是一种高灵敏度的微传感器，具有噪声小、温度系数小以及动态性能好等 特点。
隧道电流随距离d的变化曲线
(4)压电敏感原理 压电效应:某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其两个表面上会产生极性相 反的电荷；若将外力去掉时，又重新回到不带电的状态。 逆压电效应：在压电材料两端施加一定的电压，材料会表现出一定的形变（伸长或缩短）。
d
d
It
(Байду номын сангаас)隧道电流敏感原理
It V b e xpd
I: 隧道电流，单位为A；
:t 直流驱动电压，单位为V；
1.0 2n 5m eV V: 常数，等于
；
:b 有效隧道势垒高度，单位为eV；
: 隧道电极间距，单位为nm。
1 12
在标准情况下(0.5eV,1nm)，隧道电极间距d 变化0.1nm时，隧道电流
微传感器的分类 按传感机理分
压阻 压电 隧道 电容 谐振 热对流
微传感器的敏感原理 (1)压阻敏感原理 当压力作用在单晶硅上时，硅晶体的电阻发生显著变化的效应称为压阻效应。
在外力的作用下，结构中的薄膜 或梁上产生应力分布，应力的存 在使得压敏电阻的阻值发生变化。
E
压阻变化的具体过程
东南大学压阻式微加速度计样品 SEM（扫描电镜）照片
美国IC Sensor公司生产的压阻式加速度计
电容式
悬浮支架 加速度
固定支架 导电电极
质量块
衬底
a)垂直敏感电容微加速度计结构
固定支点
加速度 质量块
感应叉指
悬浮支架
改变2倍。利用这个原
d
It
(3)隧道电流敏感原理 隧道电流式微传感器是一种高灵敏度的微传感器，具有噪声小、温度系数小以及动态性能好等 特点。
隧道电流随距离d的变化曲线
(4)压电敏感原理 压电效应:某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其两个表面上会产生极性相 反的电荷；若将外力去掉时，又重新回到不带电的状态。 逆压电效应：在压电材料两端施加一定的电压，材料会表现出一定的形变（伸长或缩短）。
d
d
It
(Байду номын сангаас)隧道电流敏感原理
It V b e xpd
I: 隧道电流，单位为A；
:t 直流驱动电压，单位为V；
1.0 2n 5m eV V: 常数，等于
；
:b 有效隧道势垒高度，单位为eV；
: 隧道电极间距，单位为nm。
1 12
在标准情况下(0.5eV,1nm)，隧道电极间距d 变化0.1nm时，隧道电流
微传感器的分类 按传感机理分
压阻 压电 隧道 电容 谐振 热对流
微传感器的敏感原理 (1)压阻敏感原理 当压力作用在单晶硅上时，硅晶体的电阻发生显著变化的效应称为压阻效应。
在外力的作用下，结构中的薄膜 或梁上产生应力分布，应力的存 在使得压敏电阻的阻值发生变化。
E
压阻变化的具体过程
东南大学压阻式微加速度计样品 SEM（扫描电镜）照片
美国IC Sensor公司生产的压阻式加速度计
电容式
悬浮支架 加速度
固定支架 导电电极
质量块
衬底
a)垂直敏感电容微加速度计结构
固定支点
加速度 质量块
感应叉指
悬浮支架
第十五章MEMS传感器讲述课件
感谢您的观看
THANKS
应用范围
体微加工技术适用于制造 一些特殊类型的MEMS传 感器，如流体传感器、生 物传感器等。
键合与封装技术
定义
键合与封装技术是将MEMS传感 器与外部电路和保护壳体进行连
接和封装的过程。
工艺流程
键合与封装技术包括芯片粘接、引 线键合、密封填充等步骤，以确保 MEMS传感器能够在实际应用中稳 定工作。
。
集成化
MEMS传感器通常与其 他电子器件集成在一起 ，形成一个完整的系统
。
高精度
MEMS传感器的精度非 常高，能够实现高精度
的测量。
低功耗
MEMS传感器的功耗非 常低，能够延长设备的
续航时间。
材料选择
单晶硅
单晶硅是MEMS传感器的主要材料之一，具 有高强度、高刚度和良好的热稳定性。
多晶硅
多晶硅材料具有较好的塑性和韧性，适合用 于制造柔性MEMS传感器。
未来发展趋势
01
新材料应用
随着新材料的发展，MEMS传 感器的性能将得到进一步提升 。
02
智能化
未来MEMS传感器将更加智能 化，能够自适应调整参数以提 高性能。
03
网络化
随着物联网技术的发展， MEMS传感器将更加网络化， 实现远程监控和管理。
04
个性化与定制化
随着需求的多样化，MEMS传 感器的设计和应用将更加个性 化与定制化。
分辨率与精度
分辨率
分辨率是指传感器能够检测到的 最小输入信号变化量。分辨率越 高，传感器能够检测到的信号变 化越细微。
精度
精度是指传感器测量结果的准确 性。高精度的传感器能够提供更 接近真实值的测量结果。
MEMS微传感器的工作原理(1)
焊盘 P型扩散压阻
金属导体 N型外延层
P型衬底
腐蚀腔
压阻式微压力传感器结构
玻璃衬底
压敏电阻
环境应力
径向应力
参考压力 外加压力
氮化硅 多晶硅
压阻式绝对压力传感器
电容式
这种类型的微压力传感器以半导体薄膜为敏感元 件，通常由上下电极、绝缘层和衬底构成
薄膜
硅 硅薄膜上键合点 上键合点
绝缘层
电极 玻璃衬底
衬底上 键合点
东京大学接触电容式压力传感器结构
东京大学接触电容式压力传感器
谐振式
在梁和偏转电极之 间施加很小的微伏 级的电压信号就可 使梁共振，由梁上 的压敏电阻提供反 馈。施加在下层晶 片薄膜上的压力增 加了共振梁的张力， 就象调紧吉他弦一 样，这就增加了它 的共振频率。
微型麦克风
微麦克风测量的是声压，要求灵敏度高，频带宽。
•输出阻抗：＜150Ω
•激励电压：18-30VDC 典型值：24VDC
•温度范围：-40～+120℃
•壳绝缘电阻：＞Ω
•安装力矩：约20-30Kgf.cm(M5螺纹)
•几何尺寸：四方12mm、高度13.5mm
微传感器的分类
按物理参数分
力（加速度/压力/声） 热（热电偶/热阻） 光（光电类） 电磁（磁强计） 化学和生物医学（血糖/电容化学/化学机械）
一种特殊的材料，当有光照时其自身电阻会发生变化。
图中的光电二极管由p型和n型掺杂的半导体层组成
图中的光电子管由p－、n－和p－掺杂层组成。 入射的光子能量可以被转换成从这些器件中 输出的电流。
微传感器的实例(3)——热学
热电偶传感器
热电偶是测量热的最常用的传感器 工作原理：依靠两个不同金属线的末端产生
MEMS压力传感器原理与应用简介 ppt课件
ppt课件
9
硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅 片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一 个典型的压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2 的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应 力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变 片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，电桥输出与压 力成正比的电压信号。图4是封装IC的硅压阻式压力传感器实物照片。
硅电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状，上 下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位 移，改变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大小（图 5）。电容式压力传感器实物如图6。
图5 电容式压力传感器结构
ppt课件
图6 电容式压力传感器实物
13
4 MEMS压力传感器的应用
ppt课件
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ppt课件
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ppt课件
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国内外主要供应商
1) 2) 3) 4) 5)
意法半导体（STM） 博世（bosch） 飞思卡尔（freescale） 敏芯微电子技术有限公司 北京青鸟元芯微系统科技有限责任公司
ppt课件
20
结束语
当前 ,MEMS技术正处于高速发展前夕 , 21世纪会展现一个大发展的局面 ,它的广泛应 用和效益将强有力地显示出来 ,它对信息、航 空、航天、自动控制、医学、生物学、力学、 热学、光学、近代物理和工程学等诸领域发 展的影响将是深远的 ,人类的生产和生活方式 也会因此而发生重大改变
17ppt课件18ppt课件19ppt课件国内外主要供应商?1意法半导体stm?2博世bosch?3飞思卡尔freescale?4敏芯微电子技术有限公司?5北京青鸟元芯微系统科技有限责任公司20ppt课件结束语?当前mems技术正处于高速发展前夕21世纪会展现一个大发展的局面它的广泛应用和效益将强有力地显示出来它对信息航空航天自动控制医学生物学力学热学光学近代物理和工程学等诸领域发展的影响将是深远的人类的生产和生活方式也会因此而发生重大改变21ppt课件22p式压力传 感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅 片上生成的微机械电子传感器。
MEMS传感器的敏感原理总结(共63张)
第26页，共63页。
MEMS传感器的敏感(mǐngǎn)原理
• 压阻效应 • 压电效应 • 电容效应 • 谐振效应 • 隧穿效应 • 热效应 • 光学效应 • 其它
第27页，共63页。
谐振(xiézhèn)式(Resonator)
• 运动方程 mx cx kx F
• 无阻尼频率
f 1 k
2 m
• 矩形截面的两端固支梁在轴力N左右下的弯曲频率为
• 其中wω、n(hΝ和) l分ω别n( 0为)梁1的 γ宽n Ε度Νw、h (厚1度ν2和)(长hl 度) ，E和 分别为材
料的弹性模量和泊松比，n表示频率的阶数， 无轴力频率，其值为
ν表示第n阶
ω(0) n
• 系数
和ωn(
0见) 下表1n22
h l2
精度：是与评价测试装置产生的测量
误差大小有关的指标
灵敏阀：又称为死区，用来衡量测量 起始点不灵敏的程度。
分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化
量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。
第55页，共63页。
静态响应特性
测量范围：是指测试装置能正常(zhèngcháng) 测量最小输入量和最大输入量之间的 范围。
• 电阻
为电阻率
取
，得
第3页，共63页。
压阻效应(xiàoyìng)(piezoresistivity)
• 金属应变片(电阻率不随应变而变化)
应变灵敏度系数1～2（即
）
• 对晶体材料，电阻率与应变有关，定义
压阻系数：
表示单位应力电阻率的相对变化，则应变灵敏度系数为
第4页，共63页。
金属 的压阻效应 (jīnshǔ)
• 有阻尼频率 其中 c
MEMS倾角传感器PPT课件
微小变化转换为与其成正比的电压的变化。
电容式加速度微传感器
电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损
耗低，灵敏度相对较高（可达），结
构比较简单，加工工艺不复杂等突出优点，同
时，动态特性好，抗过载能力强。但外界加速
度仅能引起微小的电容变化（通常在10-15量级
甚至更低），测试方法复杂。
电容式加速度微传感器工作原理
足机械特定需求的数字式角度测量装置。
END
Thanks!
的过程中，依次经过下部和上部的热线。若忽略气体上升过程
中克服重力的能量损失，则穿过上部热线的气流已经与下部热
线的产生热交换，使穿过两根热线时的气流速度不同，这时
V2′＞V2，因此流过两根热线的电流也会发生相应的变化，所
以电桥失去平衡，输出一个电信号。
固、液、气体摆性能比较
在重力场中，固体摆的敏感质量是摆锤质量，液体摆的敏感质
体积小、功耗低、响应速度快和高可靠的传
感元件, 已经广泛应用于工程机械领域。
倾角传感器分类及其原理
根据原理分类
“固体摆”式倾角传
感器
倾角传感器
“液体摆”式倾角传感
器
“气体摆”式倾角传感
器
“固体摆”式倾角传感器
固体摆在设计中广泛采用
力平衡式伺服系统，如图
所示，其由摆锤、摆线、
支架组成， 摆锤受重力G
目录
➢
➢➢➢➢来自倾角传感器简介倾角传感器分类及其原理
电容式加速度微传感器
倾角传感器测量原理
总结
倾角传感器简介
在建筑施工或道路铺修中, 经常要对工程机
械或机架装置进行调平校准, 并且要对施工
质量进行检测, 这时遇到最多的问题就是水
电容式加速度微传感器
电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损
耗低，灵敏度相对较高（可达），结
构比较简单，加工工艺不复杂等突出优点，同
时，动态特性好，抗过载能力强。但外界加速
度仅能引起微小的电容变化（通常在10-15量级
甚至更低），测试方法复杂。
电容式加速度微传感器工作原理
足机械特定需求的数字式角度测量装置。
END
Thanks!
的过程中，依次经过下部和上部的热线。若忽略气体上升过程
中克服重力的能量损失，则穿过上部热线的气流已经与下部热
线的产生热交换，使穿过两根热线时的气流速度不同，这时
V2′＞V2，因此流过两根热线的电流也会发生相应的变化，所
以电桥失去平衡，输出一个电信号。
固、液、气体摆性能比较
在重力场中，固体摆的敏感质量是摆锤质量，液体摆的敏感质
体积小、功耗低、响应速度快和高可靠的传
感元件, 已经广泛应用于工程机械领域。
倾角传感器分类及其原理
根据原理分类
“固体摆”式倾角传
感器
倾角传感器
“液体摆”式倾角传感
器
“气体摆”式倾角传感
器
“固体摆”式倾角传感器
固体摆在设计中广泛采用
力平衡式伺服系统，如图
所示，其由摆锤、摆线、
支架组成， 摆锤受重力G
目录
➢
➢➢➢➢来自倾角传感器简介倾角传感器分类及其原理
电容式加速度微传感器
倾角传感器测量原理
总结
倾角传感器简介
在建筑施工或道路铺修中, 经常要对工程机
械或机架装置进行调平校准, 并且要对施工
质量进行检测, 这时遇到最多的问题就是水
MEMS课件 第二章微传感器1(清华)
• 可变电容器有变极距型、变面积型和变 介电常数型三种基本方式。微型压力传 感器一般采用变极距型。
电容式微型压力传感器基本结构
电极 硅
玻璃
微硅薄膜在压力作用下产生变形，使硅膜电极向固定电 极移动，两电极间的电容产生变化。
电容式传感器基本公式
两电极间的初始电容为：
C0
S
d
受压时的电容变化与电极的位移有以下关系：
• 压阻式微型压力传感器利用半导体材料的压阻 效应，即材料受到应力作用时，其电阻或电阻 率会发生变化。
压阻式微型压力传感器基本结构
压敏电阻 硅
玻璃
压阻式传感器基本公式
R R LL(12) / LL
其中： R——电阻值 R——电阻值的变化 L——电阻长度 L——电阻长度的变化 ρ——电阻率 ρ——电阻率的变化 ν——泊松比
压敏电阻
RRll tt
硅
玻璃
其中：
πl , πt——沿电阻纵向和横向的压阻系数 σl , σt——沿电阻纵向和横向的应力
压敏电阻的分布形式
在硅膜的一定晶向、位置上扩散上传感器。
压阻式微型压力传感器的例子（1）
IC Sensor公司的压阻式压力传感器
压阻元件
加速度方向
质量块
压阻式加速度计基本公式
R
R
lL(x)
(x)6mab(hl2x)
其中： R ——总电阻值的变化 πl——沿某晶向L的压阻系数 σ——在x点沿该晶向L的应力 m——质量块的质量 a——加速度 l, b, h——梁的长、宽、厚
压阻式微型加速度计例
美国IC Sensor公司生产的压阻式加速度计
机 • 其它：高度计、真空计等
2. 微型惯性传感器
电容式微型压力传感器基本结构
电极 硅
玻璃
微硅薄膜在压力作用下产生变形，使硅膜电极向固定电 极移动，两电极间的电容产生变化。
电容式传感器基本公式
两电极间的初始电容为：
C0
S
d
受压时的电容变化与电极的位移有以下关系：
• 压阻式微型压力传感器利用半导体材料的压阻 效应，即材料受到应力作用时，其电阻或电阻 率会发生变化。
压阻式微型压力传感器基本结构
压敏电阻 硅
玻璃
压阻式传感器基本公式
R R LL(12) / LL
其中： R——电阻值 R——电阻值的变化 L——电阻长度 L——电阻长度的变化 ρ——电阻率 ρ——电阻率的变化 ν——泊松比
压敏电阻
RRll tt
硅
玻璃
其中：
πl , πt——沿电阻纵向和横向的压阻系数 σl , σt——沿电阻纵向和横向的应力
压敏电阻的分布形式
在硅膜的一定晶向、位置上扩散上传感器。
压阻式微型压力传感器的例子（1）
IC Sensor公司的压阻式压力传感器
压阻元件
加速度方向
质量块
压阻式加速度计基本公式
R
R
lL(x)
(x)6mab(hl2x)
其中： R ——总电阻值的变化 πl——沿某晶向L的压阻系数 σ——在x点沿该晶向L的应力 m——质量块的质量 a——加速度 l, b, h——梁的长、宽、厚
压阻式微型加速度计例
美国IC Sensor公司生产的压阻式加速度计
机 • 其它：高度计、真空计等
2. 微型惯性传感器
g-sensor原理
g-sensor原理G-Sensor原理引言：在现代科技中，G-Sensor（重力传感器）是一项非常重要的技术。
它广泛应用于智能手机、平板电脑、游戏手柄等设备中，为用户提供了许多便利。
本文将介绍G-Sensor的原理及其应用。
一、G-Sensor的原理G-Sensor是一种基于微机电系统（MEMS）技术的传感器，主要用于测量物体的加速度。
其原理是基于牛顿第二定律，即物体的加速度与作用在物体上的力成正比，方向与力的方向相同。
G-Sensor利用微机电系统中的微小质量块和微弹簧，通过检测和计算物体的加速度，来实现对物体运动状态的感知。
二、G-Sensor的工作原理G-Sensor内部包含一个微小的质量块，该质量块通过微弹簧与固定的支撑结构相连。
当物体发生加速度变化时，质量块会受到作用力，从而相对于支撑结构发生位移。
位移的大小与物体的加速度成正比，方向与加速度方向相同。
G-Sensor通过测量质量块相对于支撑结构的位移，从而确定物体的加速度。
三、G-Sensor的应用1. 重力感应：G-Sensor可以检测设备的重力方向，从而实现屏幕自动旋转。
当用户将手机横放时，G-Sensor可以感知到重力方向发生变化，然后自动调整屏幕显示方向，以保证用户的使用体验。
2. 倾斜控制：G-Sensor可以检测设备的倾斜角度，从而实现游戏手柄的倾斜控制。
在游戏中，用户可以通过倾斜手机来控制游戏角色的移动或倾斜飞机的方向，增加游戏的乐趣和交互性。
3. 步数计数：G-Sensor可以通过检测设备的振动和运动状态，实现步数的计数。
许多智能手环和智能手表都内置了G-Sensor，可以准确地记录用户的步数和运动轨迹，帮助用户进行健康管理。
4. 震动反馈：G-Sensor可以通过检测设备的振动状态，实现震动反馈功能。
手机、游戏手柄等设备可以根据G-Sensor的反馈信号，产生不同的震动效果，增强用户的触感体验。
5. 倾斜校正：G-Sensor可以用于校正设备的倾斜角度，提高设备的精确度和准确性。
MEMS sensor 微传感器原理
C=
ε 0ε r A
d
其中变量分别为电容(F)、真空介电常数(8.854x10-14F/cm)、相对介电 常数、极板重叠面积(cm2)和极板间距(cm)。当有多层介质时
C= (
ε0 A ε r1
d1 +
εr2
d2
+ ...
εn
dn
)
返回
C=
ε 0ε r A
d
-------电容传感器结构相对简单和宜于加工。可以通过改变d、ε或A 来实现非线性(比如用d)和线性(比如用A)的位置-电容转换。 ------电容传感器的最大优点是其温度系数低(只要极间材料是温度系 数低的介电质，比如空气或者真空)。根据文献，空气介电常数的温 度常数在1atm20℃时约为2ppm/ ℃(干燥), 到7ppm/ ℃(最潮湿)。但 是空气介电常数对于气压很敏感，约为100ppm/atm。如果极板间是 压力恒定的空气(或真空)，起支配作用的影响是结构热变形不平衡 (通常也很小)。 -------另外一个优点是测量是非接触的。
半导体材料，特别是Ge和Si，作为机械量-电学量转换器利用起源于 1957年。在此以前C.S.Smith发表了Ge和Si的压阻系数比其它材料高的结 果。F.P.Burns用两块Si薄片制成了声音传感器，W.P.Mason等人几乎在 同时发表了更实用化的同种器件。二者是压阻传感的开始。 这之后，随着半导体材料加工技术的快速发展，材料变得更容易获得。 1960年左右丰田理研开发出了十分实用的半导体应变传感器，同 时,W.P.Wason等人制作了细长的Si传感器，可以贴在弹性体上作为载荷计 使用。1961和1962年的Instrument Society of America大会上半导体应 变传感器相关的报告很多。在此基础上，MicroSystem、Baidwin-LimaHamiton、和Kulite-Bytrex公司都先后推出了半导体应变计商品。另外 一些工业化生产的微传感器产品，包括在石英上制作的霍尔效应（Hall Effect）探头、加速度计、力传感器以及化学传感器等等。 可以用微系统技术开发的微型传感器种类很多，本课程无法全部介绍。 所以我们只能从基本的传感原理讨论入手，然后从一些典型微传感器结构 来看这些原理是如何应用的。
MEMS传感器技术 ppt课件
几种常见的MEMS传感器
微机械位移控制器
微机械位移控制器的主要应用是计算机 硬盘的磁头定位系统, 硬盘的磁道密度很 快将达到0. 25μm/ 道,此时对应的移动定 位精度是0. 025μm ,这时解决磁头移动控 制的办法是在现有位置控制系统上附加 一个微机械次级控制系统。
MEMS的基本介绍
MEMS(微机电系统)，同时也是一门技术， 是在一个硅基板上，微米范围内集成了 微型传感器、执行器以及信号处理和控 制电路、接口电路、通信和电源于一体 的微型机电系统的高新技术。
MEMS的基本介绍
MEMS又是一种产业，采用ME空微电子器件、电 力电子器件等在航空、航天、汽车、农 业、生物医学、环境监控、军事以及几 乎人们所接触到的所有领域中都有着十 分广阔的应用前景。
MEMS的基本分类
MEMS一般可以以其核心元件分为两类： 传感型MEMS、致动型MEMS。
传感型MEMS
能量供给
输入信号
微传感元件
传输单元
输出信号
致动型MEMS
能量供给
输出动作
微致动元件
传输单元
几种常见的MEMS传感器
微压力传感器
微机械压力传感器是最早开始研制的微机械产 品,也是微机械技术中最成熟、最早开始产业化 的产品。从信号检测方式来看, 微压力传感器 可分为压阻式和电容式两类, 分别以体微机械 加工技术和牺牲层技术为主制造;从敏感膜结构 来看,微压力传感器可分为圆形、方形、矩形、 E 形等多种结构。
MEMS的加工方法
微机械加工方法LIGA 微机械加工方法LIGA以德国为代表,LIGA~IY法 是指采用同步x射线深层光刻、注塑复制和微 电铸制模等主要工艺步骤组成的一种综合性微 机械加工技术。LIGA技术首先采用同步X射线 光刻技术光刻出所要生产的图形，然后采用电 铸的方法加工出与光刻图形相反的金属模具撮 后采用微塑注来制备微机械结构。