相對于傳統(tǒng)傳感器，微型傳感器有很多新的特點，能彌補傳統(tǒng)傳感器的不足，其應用前景十分廣闊。本文詳細介紹了一些微傳感器的結構和工作原理，并說明了其基本特點和發(fā)展趨勢。

小型傳感器特性。

傳感元件的制造工藝與半導體IC工藝不相容，無論其性能、尺寸或成本如何，都不能適應IC技術所生產的高速、高密度、小體積、低成本的信號處理器件，這限制了整個系統(tǒng)的集成、量化和性能的充分發(fā)揮。

與傳統(tǒng)的傳感器相比，微型傳感器是一種物理縮放的簡單產品，它采用MEMS工藝制造的新一代傳感器。它具有小尺寸、集成等特點，可極大地改善傳感器性能，與標準半導體工藝兼容的材料，能夠極大地改善傳感器。放大信號傳輸，減少干擾，降低噪聲，提高信噪比；采用綜合反饋線和補償線，改善輸出的線性和頻率特性，減少誤差，提高靈敏度。

數組傳感器可以集成到芯片、放大電路和補償電路中。同一塊芯片能集成多個同感器件，兼容性好，易于集成和封裝微電子設備。

加工制造過程中，采用成熟的硅微半導體工藝，可以批量生產，成本非常低。

通常是微型傳感器。

微機式加速傳感器

傳感器是首批成功地利用MEMS技術研制和應用的微型傳感器之一。目前微型加速度傳感器主要采用壓阻、電容、力平衡、諧振等方式進行工作，微機械熱對流加速度傳感器應運而生。

詳細介紹了其工作原理及結構特點；在懸臂端部設有擴散加熱電阻，加熱電阻通電后所產生的熱全部沿著橫梁及上下散熱板傳遞。上、下散熱板的傳熱速率取決于加熱電阻和散熱板的距離，以及熱板與懸臂梁之間的相對位置，決定了其沿溫度分布的曲線。采用P型硅/鋁熱電偶測量懸臂梁上分布的P-硅/鋁熱電偶，實現了加速度的測量。

它具有很高的熱電偶靈敏度，可以直接輸出電壓信號，省去了復雜的信號處理電路，對電磁干擾不敏感。懸臂與散熱板之間的距離為140μm、200μm、梁長100μm、梁寬4μm、梁厚10μm時，傳感器的靈敏度為1mV/g，梁長為100μm。微機械熱對流加速度傳感器在不存在大質量塊的情況下，具有很強的抗沖擊能力，但頻率響應范圍較小。

微型機角速度傳感器。

需用陀螺測量旋轉角速度和角度。以MEMS技術為基礎的微型機械陀螺儀可以廣泛應用于汽車拖動控制系統(tǒng)、醫(yī)療設備、軍用設備。微型機械式陀螺儀具有雙平衡環(huán)結構、懸臂梁結構、音叉結構等，其工作原理是基于哥氏效應。

共振式微機械陀螺的結構是由固定在基座上的靜態(tài)驅動單元(包括內齒架和外架)以及兩個雙端音叉諧振器(DETF)組成。該質量塊由四根支承梁固定在基礎上。如果增加靜態(tài)驅動器的驅動電壓(角頻率為ωp)，則將質量塊的內動齒架沿y軸方向擺動。若外部繞z軸的旋轉(輸入信號Ω)作用于晶片，則該質量塊沿x軸產生哥氏力，并通過內支撐梁傳遞到外架上。外框由兩對支撐梁固定，并可沿x軸移動。由兩對桿放大并傳送至外框架兩側的兩個雙音叉諧振器(DETF)。DETF輸出信號頻率的變化反映了輸入角速率的變化。

微機電陀螺的平面外輪廓結構參數為1mm2，厚度僅2μm?，F有的振動輪式硅微機械陀螺，直徑1毫米，厚19微米，寬5微米，電極間距7微米。

微電場傳感器

電磁場感應器是以導體產生感應電荷為基礎。該傳感器包括振動和感應兩部分。振動部的核心是振動片，它由氮化硅(Si3N4)薄膜制成，能垂直振動。電感電極、屏蔽電極、激振電極是由在振動膜上生長的金屬電極和感應器構成。屏蔽器用多孔陣列接地。該傳感器工作時，激發(fā)電極通過交流電壓源與兩電極間的庫侖力連接，使振動膜垂直振動。調節(jié)交流電壓頻率，使薄膜接近諧振點，達到預定的幅度。在這個時候，感應電極接收周期性屏蔽電極的電場，產生感應電流，并與外部檢測電路相連。微磁場傳感器彌補了一般電場傳感器體積大、能量消耗大的不足，可用于各種環(huán)境中低頻、靜電場的測量，具有良好的應用前景。

微型傳感器的發(fā)展方向：

智能小型傳感器。

該系統(tǒng)具有自診斷、標定、自補償等功能，實現信息的存儲與存儲，多傳感器多參數混合測量，實時處理信號數據，實現數字輸出。

智能型微傳感器可以從根本上改變傳統(tǒng)傳感器的單一功能，將物理信號檢測、分析和數字處理結合起來。該方法不但極大地改善了傳感器系統(tǒng)的性能，而且簡化了傳感器系統(tǒng)設計，大大降低了成本。

目前，在微傳感器實現初步智能化的基礎上，人們正運用模糊理論和神經網絡等技術來實現更高層次的微傳感器智能化——分布式網絡。

多種用途的微型傳感器

微傳感器技術是傳感器技術的一個新發(fā)展方向，借助于敏感元件中不同的物理結構和物質，以及它們的不同表現形式，同時實現多個傳感器的功能。

可實現多種物理量的微傳感器檢測。比如，為實現對多種信號進行檢測，設計了一種微型數字三端口傳感器，包括熱敏元件、光敏元件和磁敏元件。感應器既能輸出模擬信號，又能輸出頻率、數字信號。

多用微傳感器能全面、準確地反映各個應用領域的客體。它的研究重點是各種仿生傳感器，如觸覺感知、嗅覺感知以及像PVDF材料的視聽識別。不接觸皮膚敏感系統(tǒng)和橡膠觸覺傳感器；電子鼻由交叉選擇性氣體傳感器顯示和模式識別系統(tǒng)組成。能辨別簡單及復雜氣味。

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