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MEMS智能传感器技术的新进展

作者:admin  更新时间:2019-07-10

MEMS智能传感器技术的新进展

  信息社会已步入智能时代发展阶段,智能手机、智能可穿戴设备、无线智能网络、智能汽车、智能无人机和智能机器人等智能设备的创新与发展正在或将要改变信息社会的各个方面,而作为智能时代发展的基础和关键技术之一,MEMS智能传感器也已进入快速发展的新阶段。

  20世纪70年代后期随着微电子的发展,可赋予传感器以“智能”的功能,人们提出智能传感器的概念,其包含传感器、执行器、合适的电源、内在的计算能力、用于数字信息的通信接口和标识。

  20世纪80年代初期,研究人员开始直接以硅(Si)材料实现机械器件,由于微电子二维的加工技术向三维加工的扩展,有可能实现Si的机械器件和微电子的集成,1986年美国DARPA在提案中提出了微机电系统(MEMS)的概念;1987年,人们在Si芯片上研制出可动的微部件、齿轮、涡轮等,成为MEMS研究的重要标志。这种Si芯片上的微小机器在日本被称为微机械,在欧洲被称为微系统,其具有三大特征:小型化、多样性和微电子学。

  MEMS技术用于传感器制造可使传感器尺寸更小、精度更高和具有大量生产的潜力,MEMS技术和微电子技术在传感器领域的结合使MEMS智能传感器应运而生。20世纪90年代初,温度、振动和冲击的MEMS智能传感器开始用于航天发射运载的健康管理;此后,MEMS智能传感器用于小型化的惯性导航系统、微型智能传感和汽车工业的安全系统。

  进入21世纪,MEMS智能传感器进入了消费电子领域,2007年三轴MEMS加速度计用于智能手机成为MEMS智能传感器发展的分水岭,新一代MEMS智能传感器成为移动网络智能终端的颠覆性技术,开启了移动智能网络的新发展。智能时代的开启要求MEMS智能传感器向低成本、多传感器集成、更高精度、远程监控和自适应传感器网络接口等方向发展,使MEMS智能传感器的传感部分和电子学架构均有长足的进展。

  MEMS智能传感器的种类很多,其中用量较大、发展较快的惯性、压力、温度和生化等新一代MEMS智能传感器作为典型代表,分析其应用背景和技术的发展特点,介绍其近期的技术创新发展,以便把握MEMS智能传感器的发展动向。