硅基MEMS压力传感器原理与发展历程

本文将深入探讨MEMS（微电子机械系统）压力传感器的工作原理及其发展历程。首先，介绍了MEMS传感器的起源，它起源于20世纪70年代末和80年代初，通过大型蚀刻硅片和背蚀刻膜片技术制作的压力传感器，利用压力对硅片振动膜的影响来检测压力并将其转换为电信号。这一阶段的主要应用包括汽车安全气囊和陀螺仪的控制。 进入90年代，随着个人计算机（PC）和信息技术的崛起，MEMS进入了第二轮商业化高潮，如TI公司的静电驱动斜微镜阵列投影仪以及热式喷墨打印头，这些都展示了MEMS在消费电子领域的广泛应用。 世纪之交，微光学器件作为光纤通信的重要补充，成为了MEMS的又一亮点，特别是在全光开关及相关器件领域。尽管当前市场面临挑战，但长期来看，微光学器件被认为是MEMS领域的一个强劲增长点。 硅压阻式压力传感器，作为MEMS的一种典型代表，采用高精度半导体电阻应变片构成惠斯顿电桥，具有高精度、低功耗和低成本的优点。当无压力时，传感器输出接近零，几乎不消耗电力。这种传感器的工作原理基于压阻效应，通过压力作用下的硅片变形，改变表面压敏电阻的特性，从而实现压力到电信号的转化。 文章还将涉及MEMS传感器的特点，如微型化、集成度高、响应速度快、抗干扰能力强等，这些特性使得它们在工业、医疗、航空航天等领域有着广泛的应用，如环境监测、医疗器械、航空导航等。 此外，文章还会讨论MEMS传感器的研究内容，可能包括新型材料、设计方法、制造工艺的优化，以及如何提高传感器的稳定性和可靠性。最后，会简要介绍一些在MEMS领域有所建树的公司，展示他们在传感器封装、研发和商业化方面的贡献。 本文深入剖析了MEMS压力传感器的原理、发展历程，以及其在当今信息技术和工业应用中的重要角色，对于了解和掌握这一关键技术具有重要意义。