傳感器逐漸微型化發展

更新更新時間：2022-09-24

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傳感器逐漸微型化發展

各種控制儀器設備的功能越來越大，有些精密儀器或設備，體積本身就小，還需要接上各種傳感器進行感知和控制，這也對傳感器微型化提出了更高的要求。因而傳感器本身體積也是越小越好，這就要求發展新的材料及加工技術，目前利用硅材料制作的傳感器體積已經很小。如傳統的加速度傳感器是由重力塊和彈簧等制成的，體積較大、穩定性差、壽命也短，而利用激光等各種微細加工技術制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好。微型傳感器可以不受空間大小制約而安放在狹小位置上，并有對被測對象的狀態干擾小、時間應快和成本低等優點。過去制作傳感器一邊用眼看一邊用手加工，就是機械加工也受到機械能力的限制。以集成技術為基礎的微細加工技術則不然，能把電路加工到光波數量級，而且可批量生產，價格便宜。

集成電路加工技術由三大摹本技術組成：平面電子工藝技術；有選擇的化學腐蝕技術和機械切割技術。這三項技術都能進行三維加工。平面電子工藝技術是把在硅表面生成的氧化膜作為一種掩膜，在具有掩膜的硅單晶上進行具有空間選擇的擴散和腐蝕加工。所以平面電子工藝技術包括照相制版技術、雜質擴散技術、離子注入技術和化學氣相沉積技術等。利用有選擇的化學腐蝕技術能對由平面電子工藝技術制作而成的氧化物掩膜和已擴散了雜質的半導體物體空間進行有選擇的化學腐蝕加工。利用這種技術可以在特定方向上把硅體腐蝕掉，可以進行三維加工。這種微加工技術可以把物體加工成極微細的可動部件，如應力桿狀物，開關甚至馬達等。

美國斯坦福大學已把過去相當大的連搬遙都困難的氣相色譜儀集成在直徑5cm的硅片上，制成超小型氣相色譜儀，現在的傳感器概念已跳出原來含義的小圈子，而是以微型、集成化和智能化為特征的微系統。該微系統除具有自測試、自校準和數字補償的微處理器之外，還具有微執行器。現代的微細加工技術已把微傳感器、微處理器和微執行器集成在一塊硅片上構成微系統。

Mems技術的發展使微型傳感器提高到了一個新的水平，利用微電子機械加工技術將微米級的敏感元件、信號處理器、數據處理裝置封裝在同一芯片上，它具有體積小、價格便宜、可靠性高等特點，并且可以明顯提高系統測試精度。

MEMS技術是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展而發展起來的。借助MEMS技術的發展，傳感器技術將朝著微型化、智能化、多功能化的方向發展，這也正適合自動化和工業控制對傳感器性能的需求。目前采用Mems技術可以制作檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器。由于Mems微型傳感器在降低汽車電子系統成本及提高其性能方面的優勢，它們已開始逐步取代基于傳統機電技術的傳感器。Mems傳感器將成為世界汽車電子的重要構成部分。