摘要：本文通過(guò)大量的文獻(xiàn)資料，評(píng)述汽車(chē)MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器的應(yīng)用近況及成長(zhǎng)趨勢(shì)，個(gè)中重點(diǎn)先容幾種傳感器的道理和布局，同時(shí)對(duì)該規(guī)模的財(cái)富化也舉辦了探討。

要害詞：汽車(chē)傳感器、微機(jī)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(zhuān)用的微機(jī)電加工要領(lǐng)的基本上發(fā)達(dá)成長(zhǎng)起來(lái)的高新科技，其研究開(kāi)拓主要會(huì)合在微傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)三個(gè)方面，今朝主導(dǎo)MEMS市場(chǎng)的傳感器已形成財(cái)富。用此技能研制的八門(mén)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(qián)低的優(yōu)勢(shì)，可以丈量各類(lèi)物理量、化學(xué)量及生物量。在市場(chǎng)引導(dǎo)、科技敦促、風(fēng)險(xiǎn)投資、當(dāng)局參與等多重浸染下，汽車(chē)MEMS傳感器成長(zhǎng)迅速，現(xiàn)已成為相關(guān)部分爭(zhēng)先投資開(kāi)拓的熱點(diǎn)。在高等汽車(chē)中，約莫回收25至40只MEMS傳感器，技能上日趨成熟完善，可滿(mǎn)意汽車(chē)情況苛刻、靠得住性高、精度精確、本錢(qián)低的要求，極大地敦促了電子技能在汽車(chē)上的應(yīng)用。

二、壓力傳感器

　　汽車(chē)電子節(jié)制系統(tǒng)一直被認(rèn)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(jìn)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(chē)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(kāi)拓出幾代產(chǎn)物，年產(chǎn)量為數(shù)千萬(wàn)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(kuò)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(lái)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(shí)建造很多個(gè)力敏芯片，易于批量出產(chǎn)，力敏芯片受溫度影響機(jī)能回收調(diào)劑電路賠償。

　　汽車(chē)用壓力傳感器被稱(chēng)為是軍品的質(zhì)量、民品的價(jià)值。其情況嘗試要求是極為嚴(yán)格的（表2）。封裝好的傳感器通過(guò)嚴(yán)格的情況測(cè)試后，一般能擔(dān)保0.1%~0.3%F.S.的不變性，縱然擔(dān)當(dāng)最嚴(yán)格的長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試，仍能維持1%F.S.的不變性。信號(hào)調(diào)劑電路和標(biāo)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(jì)，涉及到大量的布局闡明、機(jī)器應(yīng)力測(cè)試、介質(zhì)袒露測(cè)試、電路批改等技能。

　　今朝， 高壓，可以提供汽車(chē)MEMS壓力傳感器的有美國(guó)凱樂(lè)爾、特種丈量、SSI、菲爾科、德州儀器、德國(guó)博世、日本電裝等公司，一般年產(chǎn)量在100萬(wàn)只以上，這是汽車(chē)量產(chǎn)的需求，也是接納巨額投資的條件。部門(mén)廠家已研制樂(lè)成力敏芯片與外圍信號(hào)處理懲罰電路集成化的汽車(chē)MEMS壓力傳感器，預(yù)計(jì)此后的價(jià)值會(huì)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(chē)廠家正對(duì)這種新型傳感器舉辦評(píng)估。

　　汽車(chē)電控燃油噴射系統(tǒng)EFI要利用多重壓力MAP傳感器，監(jiān)測(cè)動(dòng)員機(jī)進(jìn)氣歧絕對(duì)壓力，提高其動(dòng)力機(jī)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(dòng)員機(jī)廢氣輪回系統(tǒng)，替代陶瓷電容式壓力傳感器，汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)中的壓力丈量也是MEMS的一個(gè)很大市場(chǎng)。除現(xiàn)有的各類(lèi)應(yīng)用外，另一個(gè)極具市場(chǎng)前景的是輪胎氣壓自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(dòng)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(lái)。今朝，已有不少及時(shí)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問(wèn)世，使輪胎始終保持精采的應(yīng)用機(jī)能，可提高安詳系數(shù)，縮短制動(dòng)間隔5~10%，并能低落油耗10%閣下。最近，跟著燧石爭(zhēng)論（Firestone Controversy）的蘇醒，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)一項(xiàng)法案，要求到2004年每一輛汽車(chē)都要裝用車(chē)胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)局的參與為MEMS傳感器開(kāi)啟了更遼闊的市場(chǎng)，很多廠家正為此展開(kāi)競(jìng)賽。

三、微加快度計(jì)

　　微加快度計(jì)凡是由一個(gè)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(gè)小質(zhì)量物體塊（約10mg），無(wú)加快度時(shí)質(zhì)量塊不舉動(dòng)，而當(dāng)有垂直偏向加快度時(shí)，質(zhì)量塊舉動(dòng)，對(duì)加快度敏感，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)C/V轉(zhuǎn)變、放大相敏解調(diào)輸出。

　　按檢測(cè)方法，微加快度計(jì)有壓阻式、電容式、地道式、共振式、熱形式等幾種。個(gè)中，電容式微加快度計(jì)質(zhì)量塊在有加快度時(shí)向下舉動(dòng)，與邊框上的另一個(gè)電極的間隔產(chǎn)生變革，通過(guò)檢測(cè)電容的變革可得到質(zhì)量塊舉動(dòng)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(duì)簡(jiǎn)樸些，建造上也多回收體硅加工要領(lǐng)，簡(jiǎn)樸的擺片式布局由上、下牢靠電極和可動(dòng)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(jì)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(dān)保微機(jī)器機(jī)能的對(duì)稱(chēng)性，批量加工精度高，回收這種布局的敏感部門(mén)尺寸做得很小，實(shí)現(xiàn)與外圍電路的單片集成。電容式微加快度計(jì)的敏捷度高、噪音低、漂移小、布局簡(jiǎn)樸，在汽車(chē)安詳氣囊系統(tǒng)和防滑系統(tǒng)得到遍及應(yīng)用，其檢測(cè)范疇與精確度的機(jī)能指標(biāo)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(cè)碰撞的微加快度計(jì)的檢測(cè)范疇為±30~50g，精度100mg，檢測(cè)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。