和传统的传感器比较，微型传感器具有许多新特性，它们能够补偿传统传感器的缺乏，具有广泛的运用远景，越来越受到重视。文中具体介绍了一些微型传感器材的结构和原理，说明晰微型传感器的根本功用特色和微型传感器的发展趋势。
微型传感器的特色
传统的传感器材因其制作工艺与半导体IC 工艺不兼容，所以不管在功用、尺度和本钱上都不能与通过IC 技能制作的高速度、高密度、小体积和低本钱的信号处理器材相适应，所以限制了整个体系的集成化、批量化和功用的充分发挥。
微型传感器不是传统传感器简略的物理缩小的产品，而是以新的作业机制和物化效应，运用规范半导体工艺兼容的资料，通过MEMS 加工技能制备的新一代传感器材，具有小型化、集成化的特色，能够极大地进步传感器功用。在信号传输前就可扩大信号，然后削减搅扰和传输噪音，进步信噪比;在芯片上集成反应线路和补偿线路，可改进输出的线性度和频响特性，下降差错，进步灵敏度。
具有阵列性。能够在一块芯片上集成灵敏元件、扩大电路和补偿线路。能够把多个相同的灵敏元件集成在同一芯片上；具有杰出的兼容性，便于与微电子器材集成与封装。
使用老练的硅微半导体工艺加工制作，能够批量生产，本钱十分低价。
典型的微型传感器
微机械加速度传感器
它是最早使用MEMS 技能开发成功，并获得广泛运用的微型传感器之一。微加速度传感器的首要作业方法有压阻式、电容式、力平衡式和谐振式，现在又呈现了微机械热对流式加速度传感器。
图1 和图2 别离给出了新式加速度传感器效果原理和结构示意图。在悬臂梁的端部有一分散加热电阻，加热电阻通电后所发生的热量悉数沿梁和上下两个散热板传递。向上下两个散热板传导热量的速率取决于加热电阻与散热板间的间隔，沿悬臂梁的温度散布曲线由悬臂梁与散热板间的相对方位来确认。能够通过散布在悬臂梁上的P 型硅/ 铝热电偶对悬臂梁温度的丈量来测定悬臂梁与两个散热板的相对方位，然后完结对加速度的丈量。
这种传感器的热电偶具有很高的灵敏度，能够直接输出电压信号，能够省去杂乱的信号处理电路，并且对电磁搅扰不灵敏。在悬臂梁与散热板的距离为140μm 和200μm、梁长为100μm、梁宽为4μm、梁厚为10μm 时，传感器的灵敏度为1 mV/ g ，丈量规模为25g ，分辨率为0.003 g. 因为结构中没有大的质量块，微机械热对流式加速度传感器具有很强的抗冲击才能，但其频率响应规模很窄 。
微机械角速度传感器
关于旋转角速度和旋转视点的检测，需求选用陀螺仪。根据MEMS 技能的微机械陀螺因其本钱低，能批量生产，可广泛运用于轿车牵引控制体系、医用设备、军事设备等方面。微机械陀螺有双平衡环结构、悬臂梁结构、音叉结构等，其作业原理根据哥氏效应。
谐振式微机械陀螺的结构如图3 所示：它由固定在基底上的停止驱动器、质量块（包含内部动齿结构及外部结构） 和2个双端音叉谐振器（DETF） 组成。质量块通过4 个支承梁固定在基底上。当在停止驱动器上加上驱动电压（角频率为ωp）时，质量块的内部动齿结构作沿着y 轴方向的振荡运动。假如一个外部的绕z 轴的滚动（输入信号Ω） 效果到芯片上，质量块发生沿x 轴方向的哥氏力，且通过内支承梁搬运到外结构上， 外结构由两对支承梁固定并可沿x 轴方向运动，通过两对杠杆这个力被扩大并传递到外结构两头的两个双端音叉谐振器（DETF） 上。DETF 上输出信号频率的改动就反映了输入角速率的改动。
微机械陀螺的平面外概括的结构参数为1mm2 ，厚度仅为2μm. 而文献给出的振荡轮式硅微机械陀螺的直径为1 mm ，厚度为19μm ，宽度为5μm ，电极距离为7μm.
微型气敏传感器
微型气敏传感器可分为硅基气敏传感器和硅微气敏传感器。前者是以硅为衬底，灵敏层为非硅资料，是当时微气敏传感器的干流。气敏传感器的灵敏功用与作业温度有很大联系，要求传感器体系自身具有加热元件和温度勘探元件。而根据MEMS 技能的微型气体传感器具有高度集成化的特色，易于将气敏元件和温度勘探元件集成一体，确保了气敏传感器功用。
图4 是一种体积仅为1 cm2 的二氧化碳气体传感器结构示意图。该气体传感器的作业机理是根据非散射的红外双光束、双波长的丈量原理 。它的结构包含一个惯例的小型红外光源、一个气室和一个红外勘探单元。红外勘探单元由两个单晶硅微型热辐射仪、一个宽带滤波器和一个微型可变红外滤光片构成，参阅信号源能够补偿因为光源污染发生的丈量信号衰减带来的影响。在二氧化碳体积分数2000 &TImes;10 – 6的样气中，该传感器具有20 &TImes;10 – 6的分辨力（1σ） ，时间常数为3 s.
微型光传感器
图5 是一种集成微型位移光传感器的显微照片。该传感器基底面积为750μm &TImes;80μm ，单片集成激光二极管（LD） ，聚酰亚胺光波导和分离式光电二极管（PD） 。它将来自LD 的光束照射到丈量方针上，用分离式光电二极管勘探其反射光斑。若物体移位，则光电二极管上的光斑会随之移动。用双分离式PD 的作业功率求出位移量，然后能够高精度丈量被测方针的位移。该传感器的丈量规模为7.2μm ，分辨率为4 nm（光功率为0.5 mW） 和1.7 nm（光功率为1 mW） 。
微型电场传感器
电场传感器是根据导体在电场中发生感应电荷的原理。图6 供给了一种根据MEMS 技能规划的微型电场传感器的结构图。传感器由振荡和感应两大部分组成。振荡部分的中心是振荡膜，由氮化硅（Si3N4）薄膜制备，能够在图示的笔直方向上振荡。感应电极、屏蔽电极和激振电极对由别离生长在振荡膜和感应部分上的金属电极构成。屏蔽电极接地，其上有孔形阵列。传感器作业时，激振电极对连接沟通电压源，通过两个电极间的库仑力效果引起振荡膜笔直振荡。调理沟通电压频率，使振荡膜在谐振点邻近到达预订的振幅。此刻感应电极承受通过屏蔽电极周期性屏蔽的电场，发生感应电流，经前置扩大后接外部检测电路。微电场传感器补偿了一般电场传感器体积大、能耗高的缺陷，能够运用于各种环境下静电场及低频电场的丈量，有着宽广的运用远景 。
微型传感器的发展趋势
微型传感器的智能化
具有自确诊、自校准、自补偿功用，能够完结对信息的存储和回忆，能够完结多传感器多参数混合丈量和对信号数据的实时处理，并且完结数字量的输出。
智能微型传感器能够从根本上改动传统传感器功用单一的情况，把对物理信号的勘探、剖析和数字化处理集成。不只使传感体系的功用得到极大地进步，并且能够简化传感体系的规划，大大下降本钱。
现在，在现已完结微型传感器开始智能化的基础上，人们正使用含糊理论和神经网络等技才能图完结微传感器智能化的更高形状—散布式网络化 。
微型传感器的多功用化
借助于灵敏元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方法，用独自一个传感器体系来一起完结多种传感器的功用，这是现在微型传感器技能一个全新的发展方向。
多功用微型传感器能够对多种物理量进行勘探。比方，微型数字式三端口传感器便是一起选用热敏元件、光敏元件和磁敏元件进行组配，然后到达勘探多种信号意图，这种组配方法的传感器不光能够输出模拟信号，并且还能够输出频率信号和数字信号。
多功用微传感器在许多运用领域中能够全面而精确的反映客观目标。对它的研讨多会集在触觉灵敏、嗅觉传感以及视听区分等各类仿生传感器上，比方由PVDF 资料、无触点皮肤灵敏体系以及橡胶触觉传感器等组成人工皮肤触觉传感器;由穿插挑选式气体传感器陈设和恰当形式辨认体系组成的，具有辨认简略和杂乱气味的才能的“电子鼻”等。
