據(jù)調(diào)研機構(gòu)Yole Developpement發(fā)布,2017年全球MEMS市場總額預計為129億美元,比2016年的114億美元增長了13%。隨著萬物互聯(lián)時代越走越近,市場對于MEMS產(chǎn)品的需求還將進一步提升。MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System),是利用半導體制造工藝和材料,將傳感器、執(zhí)行器、機械機構(gòu)、信號處理和控制電路等集成于一體的微型器件或系統(tǒng),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。與傳統(tǒng)的機械傳感器相比,MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優(yōu)點,可以滿足物聯(lián)網(wǎng)時代對于傳感器的要求。

MEMS是一項革命性的新技術(shù),廣泛應用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),是一項關(guān)系到國家科技發(fā)展、經(jīng)濟繁榮和國防安全的關(guān)鍵技術(shù)。常見的產(chǎn)品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產(chǎn)品。

汽車MEMS傳感器的應用

汽車電子行業(yè)被認為是MEMS傳感器的第一波應用高潮的推動力量,MEMS傳感器在汽車上應用的快速發(fā)展主要是受益于各國政府全面推出汽車安全規(guī)定和汽車智慧化的發(fā)展趨勢。全球平均每輛汽車包含10個傳感器,在高檔汽車中,大約采用25至40只MEMS傳感器,車越好,所用的MEMS就越多。MEMS傳感器不僅能適應汽車苛刻的工作環(huán)境,還具有高可靠性、高精度和低成本的特點。其應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內(nèi)心跳檢測等等。目前,壓力傳感器、加速度計、流量傳感器與陀螺儀四種器件合計占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。

汽車MEMS傳感器的應用盤點：

1、MEMS壓力傳感器

MEMS壓力傳感器是汽車中應用最多的傳感器, 至少18個汽車應用領(lǐng)域促進壓力傳感器的增長,包括:輪胎壓力,電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器,側(cè)面氣囊,與日益嚴格的排放標準相關(guān)的引擎控制,大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。這種傳感器用單晶硅作材料,以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片,然后在膜片上擴散雜質(zhì)形成四只應變電阻,再以惠斯頓電橋方式將應變電阻連接成電路,來獲得高靈敏度。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。

2、MEMS加速度計

MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學定律,通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質(zhì)量組成,通過微硅質(zhì)量塊的偏移實現(xiàn)對加速度的檢測,主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等,除了有電容式、壓阻式以外,MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中,電容式MEMS加速度計具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點,是MEMS微加速度計中的主流產(chǎn)品。

3、MEMS流量傳感器

MEMS流量傳感器是基于傳統(tǒng)的熱膜片風力計原理借助先進的薄膜片技術(shù),將性能穩(wěn)定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工,因此一方面縮短了傳感器響應時間,另一方面由于采用了前后橋電路,可以判斷出流體流向,從而進一步測量出回流流量。為了防止溫度變化對測量精度的影響,傳感器中采用了兩片熱敏電阻分別對前后橋進行了溫度補償。流量傳感器主要用于檢測發(fā)動機的空氣進氣量和燃油噴射量,從而將空燃比控制在最佳值附近,此外流量傳感器還廣泛利用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動、剎車防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等許多方面。

4、微陀螺儀

微陀螺儀是一種角速率傳感器,主要用于汽車導航的GPS信號補償和汽車底盤控制系統(tǒng),主要有振動式、轉(zhuǎn)子式等幾種。應用最多的屬于振動陀螺儀,它利用單晶硅或多晶硅的振動質(zhì)量塊在被基座帶動旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的哥氏效應來感測角速度。例如:汽車在轉(zhuǎn)彎時,系統(tǒng)通過陀螺儀測量角速度來指示方向盤的轉(zhuǎn)動是否到位,主動在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)車輪上加上適當?shù)闹苿右苑乐蛊�車脫離車道,通常它與低加速度計一起構(gòu)成主動控制系統(tǒng)。

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