MEMS传感器的工作原理是什么？

MEMS传感器（微机电系统传感器）的工作原理基于微机械结构与半导体技术的结合，通过物理形变或化学变化转换为电信号实现感知。以下是核心原理及典型类型：

一、基本工作原理

机械结构形变‌

MEMS传感器通过微米级机械结构（如硅薄膜、悬臂梁）感知外界参数变化。例如，压力传感器中的硅薄膜受力形变，导致嵌入的压敏电阻阻值改变（压阻效应）或电容板间距变化（电容效应）‌。

信号转换与处理‌

形变产生的电信号（电阻/电容变化）通过配套ASIC芯片进行放大、滤波和数字化处理，最终输出可读数据‌。例如，加速度计通过检测质量块位移引起的电容变化测算加速度。

二、主要类型及原理

压阻式传感器‌

原理‌：硅薄膜形变导致惠斯通电桥电阻变化，转换为电压信号。

应用‌：绝压测量（如胎压监测），精度达±0.1% FS‌。

电容式传感器‌

原理‌：电容板间距随压力改变，通过检测电容值变化测算压力。

优势‌：适合动态测量（如智能手机海拔计）‌。

压电式传感器‌

原理‌：压电材料（如石英）受力产生电荷，用于高频振动检测（如发动机爆震）‌。

三、技术特点

微型化‌：采用双面光刻工艺，尺寸可至毫米级‌。

高集成度‌：机械结构与信号处理电路集成于同一硅片，提升可靠性‌。

低功耗‌：电容式方案功耗低至微安级，适合穿戴设备‌。

MEMS传感器通过融合微机械与电子技术，实现了对压力、加速度、温度等参数的高精度感知，其工作原理的多样性使其在汽车、消费电子等领域广泛应用‌。