（1）MEMS壓力傳感器

MEMS壓力傳感器，顧名思義是測量壓力的。

涉及到壓力測量，提到最多的應用場景就是胎壓測量，也就是測量輪胎充氣程度。

近幾年，智能手機中的壓力傳感器也逐漸成為標配，主要用來測量大氣壓力。測量大氣壓的目的，是為了通過不同高度的氣壓，來計算海拔高度，同GPS定位信號配合，實現(xiàn)更為精確的三維定位，對戶外徒步登山愛好者是一個非常友好的用途。

MEMS壓力傳感器的原理也非常簡單，核心結(jié)構(gòu)就是一層薄膜元件，受到壓力時變形，形變會導致材料的電性能（電阻、電容）改變。因此可以利用壓阻型應變儀來測量這種形變，進而計算受到的壓力。

本圖例展示的是電容式MEMS壓力傳感器原理，當受到壓力時，上下兩個橫隔（傳感器橫隔上部、傳感器下部）之間的間距變化，導致隔板之間的電容變化，據(jù)此可以測算出壓力大小。

（2）MEMS加速度傳感器

MEMS加速度傳感器，顧名思義，是一種能夠測量加速度的MEMS器件。

加速度傳感器最核心的應用，是利用加速度來感測運動和震動，比如消費電子中最廣泛的體感檢測，廣泛應用于游戲控制、手柄振動和搖晃、姿態(tài)識別等等。

MEMS加速度傳感器的原理非常易于理解，那就是高中物理最基礎的牛頓第二定律。力是產(chǎn)生加速度的原因，加速度的大小與外力成正比，與物體質(zhì)量成反比：F=ma。

所以MEMS加速度傳感器本質(zhì)上也是一種壓力傳感器，要計算加速度，本質(zhì)上也是計算由于狀態(tài)的改變，產(chǎn)生的慣性力，常見的加速度傳感器包括壓阻式，電容式，壓電式，諧振式等。

以諧振式加速度計為例，原理類似于繃緊的吉他弦，由于繃緊程度不同，彈奏出的聲音頻率也不同。在諧振式加速度計中，連結(jié)“檢測質(zhì)量塊”的振梁就充當了吉他弦的角色，當質(zhì)量塊受慣性力產(chǎn)生加速度時，振梁的緊繃程度也會不同，此時對振梁施加一定的震動，并對振梁梳齒進行震動頻率檢測，進而計算加速度。

（3）MEMS陀螺儀（角速度傳感器）

陀螺儀相對來說復雜一點，是一種測量角速度的器件，我們先來介紹一下普通的陀螺儀。

要測量角速度，不是一件容易的事情，必須在運動的物體中，尋找到一個靜止不動的錨定物——這個錨定物就是陀螺。利用的屬性就是高速旋轉(zhuǎn)中的陀螺，角動量很大，旋轉(zhuǎn)軸不隨外界運動狀態(tài)改變而改變，會一直穩(wěn)定指向一個方向。

動物界中穩(wěn)定性最好的就是雞了，所以很多人開玩笑說，雞的腦袋里肯定裝了一個先進的陀螺儀，不管怎么動它，腦袋就是不動。

至于陀螺儀的結(jié)構(gòu)，核心就是一個呼呼轉(zhuǎn)不停的轉(zhuǎn)子，作為其他運動物體的靜止錨定物。

再回到MEMS陀螺儀，與傳統(tǒng)的陀螺儀工作原理有差異，因為“微雕”技術(shù)在硅片襯底上加工出一個可轉(zhuǎn)動的立體轉(zhuǎn)子，并不是一件容易的事。

MEMS陀螺儀陀螺儀利用科里奧利力原理——旋轉(zhuǎn)物體在有徑向運動時所受到的切向力。這種力超出了筆者的高中物理水平，怎么描述這種科里奧利力呢？可以想象一下游樂場的旋轉(zhuǎn)魔盤，人在旋轉(zhuǎn)軸附近最穩(wěn)定，但當大圓盤轉(zhuǎn)速增加時，人就會自動滑向盤邊緣，仿佛被一個力推著一樣向沿著圓盤落后的方向漸漸加速，這個力就是科里奧利力。

就當他是一種特殊的“奧利給”吧。

所以MEMS陀螺儀的結(jié)構(gòu)，就是一個在圓盤上的物體塊，被驅(qū)動，不停地來回做徑向運動或者震蕩。由于在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中做徑向運動，因此就會產(chǎn)生科里奧利力。MEMS陀螺儀通常是用兩個方向的可移動電容板，通過電容變化來測量科里奧利力。

（4）MEMS慣性組合傳感器

慣性組合傳感器，不是一個新的器件，而是由加速度傳感器、陀螺儀、磁傳感器等組合而成，比如三軸、六軸、九軸等，主要實現(xiàn)全方位、立體運動檢測。

慣性傳感器的一個被廣為熟悉的應用領域就是慣性導航，比如飛機/導彈飛行控制、姿態(tài)控制、偏航阻尼等控制應用、以及中程導彈制導、慣性GPS導航等制導應用。

（5）MEMS微流控系統(tǒng)

前面講到的壓力傳感器、加速度、陀螺儀等，屬于傳感器的范疇，而微流控系統(tǒng)（microfluidics ），則屬于執(zhí)行器。

所謂微流控，是流量控制，是一種精確控制和操控液體流動的裝置，使用幾十到幾百微米尺度的管道，一般針對微量流體，用于生物醫(yī)藥診斷領域的高精度和高敏感度的分離和檢測，具有樣品消耗少、檢測速度快、操作簡便、多功能集成、體小和便于攜帶等優(yōu)點。

MEMS微流控是純粹的機械結(jié)構(gòu)，制作微流控芯片的主要材料包括硅、玻璃、石英、高聚物、陶瓷、紙等。

（6）射頻MEMS（含F(xiàn)BAR）

射頻是一個和大家息息相關的領域，只要涉及到無線通信（2345G、Wi-Fi、藍牙……），就要利用射頻技術(shù)。

因為射頻中核心部件之一是功率放大PA（硅、砷化鎵、氮化鎵器件），因此很多人默認為射頻器件屬于半導體集成電路領域。

但實際上，整個射頻前端（RFFE）中，MEMS器件占主要比例，包括射頻開關（Switch）、濾波器（SAW、BAW、FBAR等）、振蕩器/諧振器（Oscillator/Resonator）等。

射頻開關（Switch），并不是一個單純的開關，而是一個切換器，主要用于在射頻設備中對不同方向（接收或發(fā)射）、不同頻率的信號進行切換處理的裝置，實現(xiàn)通道的復用。

濾波器（SAW、BAW、FBAR等），負責接收通道的射頻信號濾波，將接收的多種射頻信號中特定頻率的信號輸出，將其他頻率信號濾除。以SAW聲表面波為例，通過電磁信號-聲波-電磁信號的兩次轉(zhuǎn)換，將不受歡迎的頻率信號濾除。

振蕩器/諧振器（Oscillator/Resonator），振蕩器是將直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能的過程，用來產(chǎn)生一定頻率的交流信號，屬于有源器件。諧振器是電路對一定頻率的信號進行諧振，主要是用來篩選出某一頻率，屬于無源器件。

石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應制成的一種諧振器件，基本構(gòu)成是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極。

（7）MEMS硅麥克風

麥克風大家都知道，快手上的“喊麥”就是指的麥克風，對著麥克風歇斯底里的一種亞文化。

而硅麥克風指的是利用MEMS技術(shù)，在硅基上制造的微縮麥克風，迎合目前3C產(chǎn)品小型化和集成化趨勢，所以TWS耳機、手機麥克風，才會實現(xiàn)如此集成化效果。

麥克風原理，不管是傳統(tǒng)的駐極體麥克風（electret microphone），還是目前微型化的硅麥，都是利用的聲電轉(zhuǎn)換。

駐極體麥克風的聲電轉(zhuǎn)換的關鍵元件是駐極體振動膜——一片極薄的塑料膜片，經(jīng)過高壓電場駐極后，與金屬背電極之間就形成一個電容。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變電壓。

與傳統(tǒng)的駐極體麥克風相比， MEMS麥克風具有體積小、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強、產(chǎn)品一致性高等特點，已逐步取代駐極體麥克風成為這些消費電子產(chǎn)品中麥克風的主流器件，實現(xiàn)語音采集、消除環(huán)境噪音、提高語音指令的辨析度等多種功能。

（8）MEMS噴墨打印頭

MEMS噴墨打印頭跟前面提到過的微流控系統(tǒng)有點兒類似，只不過微流控系統(tǒng)主要講的是微流體的檢測和分析，而MEMS噴墨打印頭實現(xiàn)的，則是根據(jù)控制器指令，向外噴射墨汁。

總得來說，噴墨打印頭的作用是擠出墨汁，有的是利用壓電薄膜震動來擠壓墨水，有的是利用加熱氣泡變大，將腔體內(nèi)的墨汁擠出。

（9）DMD（數(shù)字微鏡器件）

DMD（Digital Micromirror Device，數(shù)字微鏡器件），主要應用于DLP（Digital Light Processing，數(shù)字光處理）領域，即影像的投影。

投影，簡單理解就是各種投影儀，將數(shù)字畫面信號，通過一系列的匯聚、反射，投射到外部的過程。

在投影系統(tǒng)中，DMD芯片是其中的核心部件之一。這個方寸之間的小芯片上，密密麻麻地排列著百萬數(shù)量級的微鏡片（精密、微型的反射鏡）矩陣，每一面反射鏡都可以獨立反轉(zhuǎn)運動，正負方向翻轉(zhuǎn)，每秒鐘翻轉(zhuǎn)次數(shù)高達數(shù)萬次。

每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素，借助微鏡裝置的反轉(zhuǎn)，反射需要的光，同時通過光吸收器吸收不需要的光來實現(xiàn)影像的投影，形成不同亮度、灰度和對比度的圖像。

（10）熱電堆（Thermopile）

新冠疫情初期，除了口罩之外，另外一類奇貨可居的商品，就是熱電堆傳感器了。價格飆升10倍有余，微信群里一堆倒爺?shù)教幵儐栍袥]有貨源。

熱電堆是一種熱釋紅外線傳感器 ，由一系列熱電偶串聯(lián)組成，是一種溫度檢測器件，主要作用是為了實現(xiàn)無接觸式紅外測溫，比如非接觸式的額溫槍、耳溫槍。

熱電堆紅外傳感器利用塞貝克熱電效應（Seebeck effect），由一系列熱電偶串聯(lián)組成，熱電偶兩端由兩種不同材料組成，當一端接觸熱端、一端接觸冷端時，會在兩種不同材料之間會產(chǎn)生一個電勢差，電勢差的大小代表了兩種不同材料之間的溫度差。
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