当前课程知识点：微机电系统技术及应用 > 微压阻式压力传感器 > MEMS压力传感器的工作原理 > MEMS压力传感器的工作原理
接下来我们进入MEMS器件的学习
MEMS器件可以分为
微传感器 微执行器和微流控器件三大类
在微传感器中
我们通过压阻式压力传感器
硅微麦克风和MEMS惯性传感器三种典型器件
来学习微传感器的工作原理
实现方法和应用特点
在微执行器中
我们将介绍两种最基本的微驱动原理
静电驱动和压电驱动
并介绍基于这两种微驱动原理的典型微执行器
在微流控器件中
我们介绍三种主要的微流体驱动方式
即压差驱动 毛细管力驱动和电动力驱动
并介绍它们在微流控系统中的应用
这节课我们学习微压阻式压力传感器
什么是压力传感器呢
压力传感器中有一个弹性膜片
当膜片两边存在压力差时
膜片会发生弯曲
通过某种传感原理对膜片弯曲进行检测
将膜片弯曲转换为电信号输出
就可以实现对压力的检测
膜片弯曲可以有两种检测途径
一种是检测膜片中的应变
常用的应变检测原理
包括利用压阻效应和利用压电效应
另一种是检测膜片的弯曲位移
常用的位移检测原理
包括电容检测 电磁感应 光学方法等
由于光学检测难以实现微系统集成
而压电材料和磁性材料与半导体平面工艺不兼容
所以在微系统中
膜片弯曲的检测方法
主要是基于压阻效应和电容检测
对于压阻式传感器而言
要在膜片上制备应变器
应变器本质上是电阻器件
当膜片弯曲时
应变器的电阻由于应变而发生变化
通过测量电阻变化可以检测膜片的应变
在电容式传感器中
膜片作为可变电容器的可动电极
当膜片弯曲时
电容器的电容发生相应的变化
通过测量电容变化实现对膜片弯曲的检测
由于电阻和电容都是IC兼容的器件
所以压阻式传感器和电容式传感器
是最主要的MEMS传感器
在压阻式压力传感器中
我们需要把应变器布置在膜片上合适的位置
并接入到测量电路
膜片因压差导致的应变
引起应变器电阻变化
由测量电路的输出信号检出
通过标定获得输出信号与压差的定量关系
我们清楚了压阻式压力传感器的工作原理
那么就能总结出它的设计目标
即如何设计膜片使传感器获得高的灵敏度
如何设计应变器使传感器的信号最佳
为此我们需要知道
应变在弯曲膜片上是怎么分布的
应变器电阻如何随应变而变化
电阻如何测量等等问题
那么这节课的要点就包括
微尺度的膜片
膜片在压力下的弯曲特性
微尺度的应变器
电阻测量方法
应变器在膜片上的布置
最后我们通过一个例子
来看硅压阻式压力传感器的具体实现
-什么是微机电系统
--什么是微机电系统
-机电系统微型集成化的意义
-微尺度效应
--微尺度效应
-MEMS发展历史
--MEMS发展历史
-本课程学习内容与学习方法
-第一讲作业
-MEMS与半导体平面加工技术
-光刻工艺
--光刻工艺
-薄膜沉积工艺
--薄膜沉积工艺
-刻蚀工艺
--刻蚀工艺
-掺杂工艺
--掺杂工艺
-MEMS器件的加工过程
-第二讲作业
-MEMS压力传感器的工作原理
-微尺度膜片及其特性
-微尺度应变器及其特性
-应变器电阻变化的电学测量
-应变器在膜片上的布置
-一个实例及压力传感器封装问题
-第三讲作业
-MEMS麦克风的工作原理
-微尺度电容器及其特性
-准静态模型及线性化
-电容信号的检测方法
-硅微麦克风的加工及封装
-微压电式麦克风
--微压电式麦克风
-第四讲作业
-MEMS加速度计的工作原理
-微尺度的梁和弹簧
--微尺度的梁和弹簧
-MEMS压阻式加速度计
-差分电容检测方式
--差分电容检测方式
-ADXL系列加速度计
-MEMS陀螺
--MEMS陀螺
-微惯性测量组合及其应用
-第五讲作业
-静电微执行器的工作原理
-基于平行平板电容器的微执行器——弯曲式
-基于平行平板电容器的微执行器——扭转式
-基于梳状叉指电容器的微执行器
-静电微马达
--静电微马达
-第六讲作业
-压电材料与压电效应
-微系统中的压电薄膜
-微尺度压电单元的驱动特性
-压电微镜
--压电微镜
-压电微泵
--压电微泵
-第七讲作业
-微流控系统概述
--微流控系统概述
-微尺度流道与流体
--微尺度流道与流体
-微流体驱动——压差驱动
-微流体驱动——毛细管驱动
-微流体驱动——电动驱动
-芯片PCR
--芯片PCR
-第八讲作业
-讨论任务
