mems压力传感器原理.pdf

mems压力传感器原理

一、MEMS压力传感器的概述

MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）是微电子机械系统的

缩写，是一种微型化的电子机械系统技术。MEMS压力传感器是利用

微电子技术制造出来的一种能够测量气体或液体压力大小的传感器，

具有体积小、重量轻、响应速度快等特点，在工业自动化控制、医疗

仪器、汽车电子等领域得到广泛应用。

二、MEMS压力传感器的结构

1.压力敏感元件

MEMS压力传感器最重要的部分是压力敏感元件，它通常由硅晶片制

成。硅晶片上有许多微小的结构，如薄膜、梁等，这些结构可以随着

外部压力变化而产生形变，并将形变转换为电信号输出。

2.支撑结构

支撑结构通常由玻璃或陶瓷等材料制成，它可以保持硅晶片在正常工

作时不受外界干扰和损坏。

3.信号处理电路

信号处理电路主要包括放大器和滤波器等组件，用于将从压力敏感元

件输出的微弱信号放大并滤波，以便进行后续处理和分析。

三、MEMS压力传感器的工作原理

MEMS压力传感器的工作原理基于压阻效应和电容效应。

1.压阻效应

当外界气体或液体压力作用在硅晶片上时，硅晶片会发生形变。由于

硅晶片具有特殊的电阻率，其电阻值会随着形变而发生变化。因此，

通过测量硅晶片的电阻值变化可以得到外界压力大小。

2.电容效应

MEMS压力传感器还可以利用电容效应来测量外界压力大小。当外界

气体或液体压力作用在硅晶片上时，硅晶片与支撑结构之间的距离会

发生微小变化。这种微小变化会导致硅晶片与支撑结构之间的电容值

发生变化。因此，通过测量硅晶片与支撑结构之间的电容值变化可以

得到外界压力大小。

四、MEMS压力传感器的优缺点

1.优点

（1）体积小、重量轻：MEMS压力传感器体积小、重量轻，可以方

便的集成到各种设备中。

（2）响应速度快：MEMS压力传感器响应速度快，可以实现实时监

测和控制。

（3）精度高：MEMS压力传感器具有较高的精度和稳定性。

2.缺点

（1）受温度影响大：MEMS压力传感器对温度变化比较敏感，需要

进行温度补偿。

（2）价格较高：MEMS压力传感器的制造工艺比较复杂，价格较高。

五、MEMS压力传感器的应用

1.工业自动化控制

MEMS压力传感器在工业自动化控制中广泛应用，例如在液位控制、

气体流量测量、气体检测等方面。

2.医疗仪器

MEMS压力传感器在医疗仪器中也有广泛应用，例如在呼吸机、血液

透析机等方面。

3.汽车电子

MEMS压力传感器还被广泛应用于汽车电子领域，例如在轮胎气压监

测系统、发动机油路监测等方面。

六、总结

MEMS压力传感器是一种微型化的电子机械系统技术，具有体积小、

重量轻、响应速度快等特点，在工业自动化控制、医疗仪器、汽车电

子等领域得到广泛应用。其工作原理基于压阻效应和电容效应，具有

较高的精度和稳定性。虽然MEMS压力传感器存在受温度影响大和价

格较高等缺点，但其优点远远大于缺点，具有很大的发展前景。