微传感器

定义与定位

微传感器是利用集成电路工艺和微组装工艺，基于各种物理效应，将机械、电子元器件集成在一个基片上的传感器。按尺寸大小分类，传统尺寸较大的传感器称为宏传感器，而借助MEMS及微纳加工技术制成的尺寸很小的新型传感器称为微传感器。微传感器属于新型传感器的一种，是传感器微型化发展趋势的产物。

主要特点

与一般传感器（宏传感器）相比，微传感器具有以下特点：
1）空间占有率小。对被测对象的影响少，能在不扰乱周围环境、接近自然的状态下获取信息。
2）微结构的惯性和热容量通常较小，可有利于快速响应；灵敏度和分辨率取决于敏感原理、结构与读出电路。
3）便于集成化和多功能化。能提高系统的集成密度，可以用多种传感器的集合体把握微小部位的综合状态量；也可以把信号处理电路和驱动电路与传感元件集成于一体，提高系统性能，并实现智能化和多功能化。
4）集成设计可改善可靠性。可通过集成构成伺服系统，用零位法检测；还能实现自诊断、自校正功能。把半导体微加工技术应用于微传感器的制作，能避免因组装引起的特性偏差；将微传感器集成在电路中可以解决寄生电容和导线过多的问题。
5）消耗电力小，节省资源和能量。
6）适合批量制造。能多个传感器集成在一起且无需组装，可以在一块晶片上同时集成几个传感器，从而大幅降低材料和制造成本。

微型电容式加速度传感器示例

在电容式传感器的典型应用中，微传感器的一个代表是MEMS加速度传感器。其结构由可动的中心梁（质量块）和固定电极组成，两者交错排列形成电容结构。当有加速度作用时，可动质量块发生位移，改变与固定电极之间的极板间距或有效面积，从而使电容值发生变化，通过测量电容变化量即可得到加速度。该结构体现了微传感器体积小、便于集成、可批量制造的特点。

应用与制造

手机中的MEMS加速度传感器可检测运动，并在重力主导时估计倾斜。微结构与电路集成有利于减小体积和功耗，晶圆批量制造有利于产业化；这些优势取决于具体设计和制造条件。