MEMS传感器是当今最热门的传感器种类，MEMS技术使传感器微型化、低功耗、集成化成为可能，是未来传感器技术的发展方向之一。

本文编译自传感器宝典——《现代传感器手册——原理、设计和应用》，说明了MEMS电容式传感器、MEMS触觉传感器、MEMS压电式加速度计等常见传感器的原理和构造，可选自己感兴趣的部分MEMS传感器知识阅读。

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本文内容较全面，可按目录获取需要的信息：

1. MEMS电容式传感器的一般构造

2. MEMS电容式加速度计

3. MEMS压阻式加速度计

4. MEMS压电式加速度计

5. MEMS热板式加速度计

6. MEMS加热气体式加速度计

7. 单片式硅陀螺仪

8. MEMS触觉传感器

9. MEMS压阻式压力传感器

10. 压力梯度技术用于流量传感器

11. 热传输式微流量传感器

12. MEMS热电堆式光传感器

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传感器技术的演进趋势，是向着超小型化或微系统技术（MST）发展。这方面的一个子系统就是MEMS（微电系统）。MEMS器件兼具电子和机械部件，这意味着其中至少有一种可移动或可形变的部件，而电则是其运作的必需部分。

另一个子系统称为MEOMS（微光机电系统），基于微电子光学的系统。顾名思义，这种器件中至少有一个部件是光学组件。采用MEMS或MEOMS方法制造的传感器，大都是三维器件，其尺寸在微米量级。

微工程学的两大构成，是微电子学和微细加工。在硅片上制造电子电路的微电子学，已经是充分发展的技术。微细加工指的是用于制造微工程学器件的结构和运动部件的技术。

微工程学的主要目的之一，就是要能够把微电子电路集成到微机械结构之中，制造完全集成化的系统（微系统）。与微电子工业中制造的硅芯片一样，这种系统也同样具有低成本、高可靠性以及小尺寸的优点。

硅微细加工技术也是已充分开发的微细加工技术之一，因此硅成为用于微系统制造的最佳材料。硅材料有着十分有用的电特性和机械特性。利用这些特性，通过MEMS加工技术，硅材料可广泛用于诸如压力、温度、力及触觉传感器等器件的制造。

利用在电子电路芯片的制造中已经充分完善的同样方法，薄膜和光刻制备工艺等，能够实现各种各样极其微小和极高精度的机械结构。这些大批量制造技术可用于制造复杂和微型的机械部件，这是用其它方法难以做到的。

本文编译自《现代传感器手册——原理、设计和应用》（第四版，2010年；作者：雅各布•弗瑞登）一书。所谓手册者，即在偏重于实用和参考价值。希望通过本文，可以对如何在具体的细节上设计和制造MEMS类传感器产品窥知一二，进而启迪思维，促进创新。

1. MEMS电容式传感器的一般构造

电容式位移传感器具有十分广泛的应用，它们直接用于测量位移和位置，也用于能够产生位移的力、压力、温度等等传感器的构建模块。电容式探测器几乎对所有材料敏感的特性，使其成为很多应用的诱人选择。

公式（1）表明，平板电容器的电容反比于平板之间的距离。电容式测量、接近和位置传感器的工作原理，或是基于几何结构的改变（即电容器极板之间的距离），或是在导电或介电材料存在时基于电容值的变化。

电容变化时，可转换成变化的电信号。如同很多传感器一样，电容式传感器可以是单极的（仅使用一个电容器），差动的（使用两个电容器），或采用电容式电桥（使用四个电容器）。使用两个或四个电容器时，其中一个或两个电容器可以是定值的，或是反相变化的。

（1）

图 1. 平板电容式传感器的工作原理。

（a）平衡位置；

（b）非平衡位置

作为一个入门的例子，考虑三个面积都为A的等间距极板（图1a）。这些极板形成两个电容C1和C2。给上、下极板施加反相的正弦波信号，即信号相位偏转180°。两个电容几乎彼此相等，因而中心极板对地几乎没有电压——C1和C2上的电荷互相抵消。我们假定中心极板向下移动距离x（图1b）。这导致各电容值发生变化：