（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，核心結構就是一層薄膜元件，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。力是產生加速度的原因，加速度的大小與外力成正比，與物體質量成反比：F=ma。

所以MEMS加速度傳感器本質上也是一種壓力傳感器，要計算加速度，本質上也是計算由于狀態的改變，產生的慣性力，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“檢測質量塊”的振梁就充當了吉他弦的角色，當質量塊受慣性力產生加速度時，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中的陀螺，角動量很大，旋轉軸不隨外界運動狀態改變而改變，會一直穩定指向一個方向。

動物界中穩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。

至于陀螺儀的結構，核心就是一個呼呼轉不停的轉子，作為其他運動物體的靜止錨定物。

再回到MEMS陀螺儀，與傳統的陀螺儀工作原理有差異，因為“微雕”技術在硅片襯底上加工出一個可轉動的立體轉子，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魔盤，人在旋轉軸附近最穩定，但當大圓盤轉速增加時，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陀螺儀的結構，就是一個在圓盤上的物體塊，被驅動，不停地來回做徑向運動或者震蕩。由于在旋轉狀態中做徑向運動，因此就會產生科里奧利力。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

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（microfluidics ），則屬于執行器。

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點。

MEMS微流控是純粹的機械結構，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FBAR）

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。

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（接收或發射）、不同頻率的信號進行切換處理的裝置，實現通道的復用。

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變成交流電能的過程，用來產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，在硅基上制造的微縮麥克風，迎合目前3C產品小型化和集成化趨勢，所以TWS耳機、手機麥克風，才會實現如此集成化效果。

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

駐極體麥克風的聲電轉換的關鍵元件是駐極體振動膜——一片極薄的塑料膜片，經過高壓電場駐極后，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生變化，從而產生了隨聲波變化而變化的交變電壓。

與傳統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品中麥克風的主流器件，實現語音采集、消除環境噪音、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有點兒類似，只不過微流控系統主要講的是微流體的檢測和分析，而MEMS噴墨打印頭實現的，則是根據控制器指令，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，將腔體內的墨汁擠出。

（9）DMD（數字微鏡器件）

DMD（Digital Micromirror Device，數字微鏡器件），主要應用于DLP（Digital Light Processing，數字光處理）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運動，正負方向翻轉，每秒鐘翻轉次數高達數萬次。

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，反射需要的光，同時通過光吸收器吸收不需要的光來實現影像的投影，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，微信群里一堆倒爺到處詢問有沒有貨源。

熱電堆是一種熱釋紅外線傳感器 ，由一系列熱電偶串聯組成，是一種溫度檢測器件，主要作用是為了實現無接觸式紅外測溫，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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