摘要：本文通過大量的文獻資料，評述汽車MEMS（微機電系統(tǒng)）傳感器的應(yīng)用近況及成長趨勢，個中重點先容幾種傳感器的道理和布局，同時對該規(guī)模的財富化也舉辦了探討。

要害詞：汽車傳感器、微機電系統(tǒng)、力敏器件。

一、引言

　　MEMS是在集成電路出產(chǎn)技能和專用的微機電加工要領(lǐng)的基本上發(fā)達成長起來的高新科技，其研究開拓主要會合在微傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)三個方面，今朝主導(dǎo)MEMS市場的傳感器已形成財富。用此技能研制的八門五花的微傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、敏捷度高、易出產(chǎn)、本錢低的優(yōu)勢，可以丈量各類物理量、化學(xué)量及生物量。在市場引導(dǎo)、科技敦促、風(fēng)險投資、當局參與等多重浸染下，汽車MEMS傳感器成長迅速，現(xiàn)已成為相關(guān)部分爭先投資開拓的熱點。在高等汽車中，約莫回收25至40只MEMS傳感器，技能上日趨成熟完善，可滿意汽車情況苛刻、靠得住性高、精度精確、本錢低的要求，極大地敦促了電子技能在汽車上的應(yīng)用。

二、壓力傳感器

　　汽車電子節(jié)制系統(tǒng)一直被認為是MEMS壓力傳感器的主要應(yīng)用規(guī)模之一，可用于丈量進氣歧管壓、大氣壓、油壓、輪胎氣壓等，表1示出一些主要用途。

　　最風(fēng)行的汽車MEMS壓力傳感器回收壓阻式力敏道理，這是現(xiàn)有幾種力敏傳感器頂用量最大的一種，開拓出幾代產(chǎn)物，年產(chǎn)量為數(shù)千萬只。這種傳感器用單晶硅作質(zhì)料，以MEMS技能在質(zhì)料中間建造成力敏膜片，然后在膜片上擴散雜質(zhì)形成4只應(yīng)變電阻，再以惠斯頓電橋方法將應(yīng)變電阻毗連成電路，來得到高敏捷度，其輸出大多為0~5V模仿量，丈量范疇取決于力敏膜片的厚度，一枚晶片上可同時建造很多個力敏芯片，易于批量出產(chǎn)，力敏芯片受溫度影響機能回收調(diào)劑電路賠償。

　　汽車用壓力傳感器被稱為是軍品的質(zhì)量、民品的價值。其情況嘗試要求是極為嚴格的（表2）。封裝好的傳感器通過嚴格的情況測試后，一般能擔保0.1%~0.3%F.S.的不變性，縱然擔當最嚴格的長時間測試，仍能維持1%F.S.的不變性。信號調(diào)劑電路和標定及封裝也是出產(chǎn)中的極其要害技能，科技含量高出力敏芯片的建造。譬喻，丈量燃油噴射的壓力傳感器恒久與液態(tài)燃料打仗，并遭受高壓，組裝牢靠和安裝尺寸的設(shè)計，涉及到大量的布局闡明、機器應(yīng)力測試、介質(zhì)袒露測試、電路批改等技能。

　　今朝， 高壓，可以提供汽車MEMS壓力傳感器的有美國凱樂爾、特種丈量、SSI、菲爾科、德州儀器、德國博世、日本電裝等公司，一般年產(chǎn)量在100萬只以上，這是汽車量產(chǎn)的需求，也是接納巨額投資的條件。部門廠家已研制樂成力敏芯片與外圍信號處理懲罰電路集成化的汽車MEMS壓力傳感器，預(yù)計此后的價值會降至5~7美元。博世公司回收外貌MEMS技能，研制出微型化的硅質(zhì)量流量傳感器，許多汽車廠家正對這種新型傳感器舉辦評估。

　　汽車電控燃油噴射系統(tǒng)EFI要利用多重壓力MAP傳感器，監(jiān)測動員機進氣歧絕對壓力，提高其動力機能，低落油耗，淘汰廢氣排放。微型硅壓阻式MEMS壓力傳感器可用于動員機廢氣輪回系統(tǒng)，替代陶瓷電容式壓力傳感器，汽車空調(diào)壓縮機中的壓力丈量也是MEMS的一個很大市場。除現(xiàn)有的各類應(yīng)用外，另一個極具市場前景的是輪胎氣壓自動監(jiān)測系統(tǒng)，MEMS壓力傳感器適合于任何范例的輪胎，在輪胎胎壁埋設(shè)一小塊感壓力敏芯片，自動丈量輪胎氣壓、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。今朝，已有不少及時胎壓監(jiān)測系統(tǒng)問世，使輪胎始終保持精采的應(yīng)用機能，可提高安詳系數(shù)，縮短制動間隔5~10%，并能低落油耗10%閣下。最近，跟著燧石爭論（Firestone Controversy）的蘇醒，美國國會通過一項法案，要求到2004年每一輛汽車都要裝用車胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，當局的參與為MEMS傳感器開啟了更遼闊的市場，很多廠家正為此展開競賽。

三、微加快度計

　　微加快度計凡是由一個平行的懸臂梁組成，梁的一端牢靠在邊框架上，另一端懸掛一個小質(zhì)量物體塊（約10mg），無加快度時質(zhì)量塊不舉動，而當有垂直偏向加快度時，質(zhì)量塊舉動，對加快度敏感，并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)C/V轉(zhuǎn)變、放大相敏解調(diào)輸出。

　　按檢測方法，微加快度計有壓阻式、電容式、地道式、共振式、熱形式等幾種。個中，電容式微加快度計質(zhì)量塊在有加快度時向下舉動，與邊框上的另一個電極的間隔產(chǎn)生變革，通過檢測電容的變革可得到質(zhì)量塊舉動的位移，主要布局分為懸臂擺片式和梳齒狀的折疊梁式，并變異成其它范例。前者布局相對簡樸些，建造上也多回收體硅加工要領(lǐng)，簡樸的擺片式布局由上、下牢靠電極和可動敏感硅懸臂梁電極構(gòu)成，用半導(dǎo)體平面工藝各向異性腐化，靜電封接技能封裝完成建造。后者可看作是懸臂梁的并、串組合，設(shè)計上要巨大得多，微加工要領(lǐng)例以外貌犧牲層技能為主，多晶硅質(zhì)料的各向同性性質(zhì)可擔保微機器機能的對稱性，批量加工精度高，回收這種布局的敏感部門尺寸做得很小，實現(xiàn)與外圍電路的單片集成。電容式微加快度計的敏捷度高、噪音低、漂移小、布局簡樸，在汽車安詳氣囊系統(tǒng)和防滑系統(tǒng)得到遍及應(yīng)用，其檢測范疇與精確度的機能指標別離為50g（重力加快度），200°/s、500mg、10°/s、100°/s、1°/s，安詳氣囊系統(tǒng)檢測碰撞的微加快度計的檢測范疇為±30~50g，精度100mg，檢測側(cè)面碰撞約莫為250g或500g，防滑不變系統(tǒng)的丈量范疇±2g，精度10mg。