MEMS(微機電系統)傳感器深受運動(dòng)、加速度、傾斜度和振動(dòng)測量市場(chǎng)的歡迎。MEMS傳感器是系統級封裝解決方案,具有高分辨率、低功耗和尺寸緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn)。
MEMS完全不同于主要利用硅的電性質(zhì)的半導體芯片。MEMS的核心部件沒(méi)有柵-漏-源三極,而是一個(gè)完全由硅制成的微型機械結構。一個(gè)典型的MEMS結構包括質(zhì)量矩滑塊、彈簧和阻尼器,工作原理與質(zhì)量彈簧模型基本相同。
MEMS傳感器可以給手機、MP3/MP4 播放器、PDA或游戲機控制器上增加一個(gè)直觀(guān)的人機界面,使人的動(dòng)作與安裝MEMS傳感器的設備實(shí)現互動(dòng)。
在洗衣機或干衣機等家電設備中,MEMS加速計還能充當振動(dòng)檢測器,當機器內的負荷失衡時(shí),洗衣機就會(huì )報警通知用戶(hù),以防機器在出現故障前被過(guò)早的磨損。
單軸和雙軸加速度計被廣泛用于汽車(chē)被動(dòng)安全系統,如正面安全氣囊和側面安全氣囊。加速度計和陀螺儀還被用于導航系統和主動(dòng)安全系統,如ABS制動(dòng)系統和車(chē)輪動(dòng)態(tài)穩定控制系統。

前幾年,MEMS傳感器出現“消費電子化”趨勢。MEMS傳感器開(kāi)始滲透到消費電子市場(chǎng),用于解決各種應用問(wèn)題。
消費電子廠(chǎng)家在尋找微型、低廉、低壓、低功耗的MEMS傳感器。纖薄設計是手機、MP3和MP4播放器以及便攜PC機等電池供電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。而且,多軸傳感器已成為消費電子設備的必備配置,讓消費者能夠從任何物理位置激活任何功能。在便攜產(chǎn)品中,還沒(méi)有固定的MEMS傳感器應用參考框架。
此外,消費電子產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短,因此產(chǎn)品設計人員要求MEMS能夠快速無(wú)縫地集成到最終應用中。
處于MEMS技術(shù)發(fā)展的最前沿的意法半導體開(kāi)始在一個(gè)封裝內整合多個(gè)傳感器:加速計、陀螺儀、地磁計,這個(gè)解決方案可提升包括運動(dòng)監測在內的各種應用的功能性和性能。集成傳感器可實(shí)現自主系統和自動(dòng)化系統,監測特定條件并將其轉化成操作,無(wú)需或只需用戶(hù)很小程度的介入。
在手機、游戲機、個(gè)人導航系統等便攜移動(dòng)設備內,一個(gè)能夠精確測量三個(gè)正交軸向的角速率的傳感器可實(shí)現360°角速率檢測,高精度識別3D手勢和動(dòng)作。此外,一個(gè)3軸加速度計配合一個(gè)陀螺儀,可讓設計人員研發(fā)慣性測量單元,跟蹤人體、汽車(chē)和其它物體的運動(dòng)類(lèi)型、速度和方向并提供相關(guān)的完整信息。

意法半導體的加速計內置很多增強型功能,包括單擊和雙擊識別、動(dòng)作檢測/喚醒以及4D/6D方向檢測。其它重要特性包括一個(gè)可編程的FIFO (先入先出)緩存和兩個(gè)可編程中斷信號輸出引腳,以便向主處理器立即通知動(dòng)作檢測、單擊/雙擊事件等條件。

在手機內集成羅盤(pán)模塊提供先進(jìn)的位置相關(guān)服務(wù)在手機市場(chǎng)引發(fā)一場(chǎng)應用革命。有了羅盤(pán)和GPS功能后,消費者只要把手機指向附近服務(wù)設施,如酒店或商場(chǎng),就能夠識別和搜索相關(guān)目標的信息。
把運動(dòng)檢測與磁力感應功能結合在一起,可在多方面提高移動(dòng)用戶(hù)的使用體驗。應用程序開(kāi)發(fā)人能夠很好地解決在顯示屏尺寸有限的手機或PDA上查看地圖的問(wèn)題,他們把用戶(hù)當前位置放在地圖的底端,顯示屏其余部分則顯示前進(jìn)方向(正上方),用戶(hù)能夠獲取準確的前進(jìn)信息。當沒(méi)有GPS信號時(shí),可指示一個(gè)人或汽車(chē)正在行進(jìn)的方向。這個(gè)解決方案還支持航位推測應用程序,包括在GPS信號沒(méi)有或很弱的地方步行導航,例如,在高樓大廈內或森林茂密的山區環(huán)境行走時(shí)。
意法半導體在LSM303DLH模塊內整合了一個(gè)3軸數字加速度計和一個(gè)3軸數字地磁計。這款數字羅盤(pán)兼備高精度、小尺寸、低功耗等多項優(yōu)點(diǎn),能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)對先進(jìn)導航功能以及新興的智能定位服務(wù)的日益增長(cháng)的需求。意法半導體的高性能系統級封裝的數字羅盤(pán)采用霍尼韋爾公司的磁阻技術(shù),以促進(jìn)增強型電子羅盤(pán)功能在便攜消費電子設備中的應用,羅盤(pán)功能包括方位查找、地圖/顯示方位、定位服務(wù)和步行方位推測。該產(chǎn)品的線(xiàn)性加速度測量范圍是 ±2/±4/±8g,磁場(chǎng)強度測量范圍從±1.3 到±8高斯,這兩個(gè)量程可由用戶(hù)任意選擇。

很多技術(shù)專(zhuān)家和商業(yè)專(zhuān)家認為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、家庭機器人、智能藥片和片上實(shí)驗室是MEMS傳感器的下一次商業(yè)機會(huì )。例如,用于個(gè)性化藥物研發(fā)目的的片上實(shí)驗室和5節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)壓力傳感器網(wǎng)絡(luò )組成的胎壓監測系統。
意法半導體的MEMS專(zhuān)家目前正在傾力研發(fā)智能傳感器!悄軅鞲衅鳌谝粋(gè)封裝內整合MEMS器件和處理器,無(wú)需主處理器介入即可獨立運行傳感器算法,從而能夠降低系統級功耗,這對耗電量極大的手持設備具有重要意義。 |