MEMS压力传感器由微电子机械系统技术制造而成，通常由微机械结构和电子元件组成。其中微机械结构通常包括薄膜、弹簧、振膜等，而电子元件则包括电容、电阻、电感等。当外部压力施加到MEMS压力传感器的振膜上时，振膜发生微小的变形，这个变形会引起微机械结构中的弹簧或薄膜的变形。这个变形会导致微机械结构中的电容、电阻等电子元件发生微小的变化。这些变化可以被电路测量和放大，转换成电信号输出。通过测量输出电信号的大小，就可以确定外部压力的大小。

　　MEMS压力传感器具有小型化、高精度、高灵敏度、低功耗等特点，广泛应用于工业、医疗、汽车、航空航天等领域。例如，MEMS压力传感器可以用于测量液体或气体的压力，以及测量血压、呼吸等生理信号。由于其高性能和低成本的优势，MEMS压力传感器已成为压力传感器领域的重要技术之一。

　　MEMS传感器的种类根据其工作作用、工作原理、工作环境的不同种类繁多，今天主要介绍的是其中的一种：MEMS压力传感器。目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。

　　(1)MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%～0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，电桥输出与压力成正比的电压信号。

　　(2)电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横格栅状，上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位移，改变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大小，即△压力=△电容量。

　　MEMS传感器的加工工艺需要用到MEMS技术，基于已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。它与传统的IC工艺有许多相似之处，如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等，但是有些复杂的微结构难以用IC工艺实现，必须采用微加工技术制造。微加工技术包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。体加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀，是实现三维结构的重要方法。表面微加工是采用薄膜沉积、光刻以及刻蚀工艺，通过在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜，然后去除牺牲层释放结构层实现可动结构。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷基板具有更牢，更低阻的金属膜层，陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40 ～135 ℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。

　　MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器;消费电子：如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。随着物联网时代的逐步到来，传感器现正被广泛应用于包括各类智能终端、智能汽车、生物医疗等在内的众多新兴领域，需求量与日俱增。

　　压力传感器的作用有哪些?

　　压力传感器是工业实践中为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。另有医用压力传感器。

　　直观些的用途;

　　1、直接用作各种压力的测定：气压、水压、液压(包括水压)，生活中人们各种血压测定等;

　　2、汽车、某些高档摩托车以及几乎所有内燃机里都有压力传感器的使用;

　　3、液位计：各种液位测定的现场表计大多也是压力传感器;

　　4、大多数电子称量称、汽车衡的称重信号来源也是压力传感器。

　　5、航空、航天中加速度测量也使用压力传感器。

　　1、称重系统

　　在工业控制技术的商用称重系统中，压力传感技术越来越多的被应用。在很多压力控制过程中，经常需要采集压力信号， 转换成能够进行自动化控制的电信号。以压力传感器制作的压力控制装置一般称为电子称重系统，电子称重系统作为各种工业过程中物料流动的在线控制工具显得越来越重要。电子称重系统既能组合在产品制造过程中优化生产，提高产品质量，又能把有关生产过程中物料流动的数据加以采集并传送到数据处理中心，作为在线库存控制和财务结算之用。

　　2、石化行业

　　压力传感器是石化行业自动控制中使用多的测量装置之一。在大型的化工项目中，几乎包含了所有压力传感器的应用：差压、绝压、表压、高压、微差压、高温、低温，以及各种材质及特殊加工的远传法兰式压力传感器。几乎石化行业对压力传感器的需求主要集中在可靠性、稳定性和高精度3个方面。其中，可靠性和许多附加需求，如，量程比、总线类型等，依赖变送器的结构设计、机械加工工艺水平和结构材料。压力变送器的稳定性和高精度则主要由压力传感器的稳定性和测量精度保证。

　　3、环境保护

　　我国的环保水处理行业， 近些年得到快速的发展，并且未来前景广阔。在供水和污水处理工艺中有赖于使用压力传感器为系统保护和质量保证提供重要控制和监测手段。

　　4、医疗行业

　　随着医疗设备市场的发展，对压力传感器在医疗行业中使用提出了更高的要求，如精度、可靠性、稳定性、体积等都需要加以改进。 压力传感器在微创导管消融术和体温传感器测量中有着较好的应用。

　　目前，压力传感器主要用于特定应用中的控制和监测。在汽车领域，MEMS压力传感器主要用于测量燃油压力、轮胎压力、气囊压力、管道压力; 在生物医学领域，MEMS压力传感器主要应用于诊断系统和检测系统; 在航空航天领域，MEMS压力传感器主要用于控制航天器和航天器的姿态; 在工业领域，MEMS压力传感器在工业领域主要需要精度、功耗和可靠性三个指标; 在再消费领域，MEMS传感器用于消费电子领域应用包括运动/跌倒检测、导航数据补偿、游戏/人机界面等。汽车行业是MEMS压力传感器最传统和最大的市场。

　　1、应用于液压系统

　　压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的极端工况，任何压力传感器很快就会被破坏。需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2种方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用第一种方法，主要是因为安装方便。此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。

　　2.应用于安全控制系统

　　压力传感器在安全控制系统中经常应用，主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。在安全控制领域有很多传感器应用，压力传感器作为一种非常常见的传感器，在安全控制系统中应用也不足为奇。

　　在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑，从价格上的考虑，还有从实际操作的安全性方便性来考虑，实际证明选择压力传感器的效果非常好。压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。所以体积小也是它的优点之一，除此之外，价格便宜也是它的另一大优点。在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。在安全控制系统中，通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力，这算是一定的保护措施，也是非常有效的控制系统。当压缩机正常启动后，如果压力值未达到上限，那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。

　　3.应用于注塑模具

　　压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。

　　4.应用于监测矿山压力

　　传感器技术作为矿山压力监控的关键性技术之一。一方面，我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务;另一方面，作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。压力传感器有多种，而基于矿山压力监测的特殊环境，矿用压力传感器主要有：振弦式压力传感器、半导体压阻式压力传感器、金属应变片式压力传感器、差动变压器式压力传感器等。这些传感器在矿产行业都有广泛的应用，具体使用哪种传感器还有根据具体的采矿环境进行选择。

　　5.应用于促进睡眠

　　压力传感器本身无法促进睡眠，我们只是将压力传感器放在床垫地下，由于压力传感器具有高灵敏度，当人发生翻身、心跳以及呼吸等有关的动作时，传感器会分析这一系列信息，去推断睡眠人睡觉处于一个什么状态，然后通过对传感器的分析，收集传感器的信号得到心跳和呼吸节奏等睡眠的数据，最后将所有数据处理谱成一首段的曲目，当然能将你一个晚上的睡眠压缩成一首几分钟的音乐。

　　6.应用于压缩机，空调冷设备

　　压力传感器常用于空气压力机，以及空调制冷设备，这类传感器产品外形小巧、安装方便、导压口一般采用专用阀针式设计。

　　使用压力传感器，可以进行压力测量以确定一系列不同值和不同类型的压力，具体取决于压力测量是相对于大气、真空条件还是其他压力参考水平进行的。压力传感器是可以设计和配置为检测这些变量的压力的仪器。绝对压力传感器旨在测量相对于真空的压力，并且它们设计有一个封闭在传感器本身内的参考真空。

　　工业压力检测过程的一个重要方面涉及多个压力水平之间的比较。差压传感器用于这些应用，由于单个机械结构上至少存在两种不同的压力，这可能具有挑战性。

　　1、无液气压计传感器

　　无液气压计装置由一个空心金属外壳组成，该外壳在其顶部和底部具有柔性表面。大气压力的变化会导致这种金属外壳改变形状，机械杠杆会增加变形以提供更明显的结果。通过以波纹管设计制造传感器，也可以提高变形程度。杠杆通常连接到一个指针转盘，将加压变形转化为比例测量值或记录压力随时间变化的气压计。无液气压计传感器紧凑耐用，在其操作中不使用液体。然而，压力传感元件的质量限制了设备的响应速度，使其对动态压力传感项目的效果较差。

　　2、压力计传感器

　　压力计是一种流体压力传感器，它提供了相对简单的设计结构和比大多数无液气压计更高的精度水平。它通过记录压力对液体柱的影响来进行测量。压力计最常见的形式是 U 形模型，其中压力施加到管的一侧，使液体排出并导致一端的液位下降，而另一端的相关上升。压力水平由管两端之间的高度差表示，并根据设备内置的刻度进行测量。

　　3、密封压力传感器

　　当获得相对于参考值的压力测量值，但无法让传感器直接打开到该参考压力时，使用密封压力传感器。

　　陶瓷压力传感器

　　陶瓷压力传感器基于压阻效应，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥。由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

　　蓝宝石压力传感器

　　蓝宝石压力传感器利用应变电阻式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有较为突出的计量特性。利用硅-蓝宝石制造的半导体敏感元件，对温度变化不敏感，即使在高温条件下，也有着较佳的工作特性;蓝宝石的抗辐射特性极强;另外，硅-蓝宝石半导体敏感元件，无p-n漂移。

　　进气压力传感器

　　进气压力传感器检测的是节、气门后方的进气歧管的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至发动机控制单元(ECU)，ECU依据此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。进气压力传感器种类较多，有电容式、压敏电阻式等。由于压敏电阻式具有尺寸小、安装灵活、响应时间快、检测精度高等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。

　　防爆型压力传感器

　　压力变送器采用高性能的感压芯片，配合先进的电路处理和温度补偿技术，将压力变化转化为线性的电流或电压信号。产品体积小巧易于安装，采用不锈钢外壳隔离防腐，适于测量与接触部分材质相兼容的气体、液体等介质，它可以用来测量负压、表压和绝压。

　　歧管绝对压力(MAP)传感器

　　MAP传感器位于车辆进气歧管附近或内部，可在任何给定时间测量施加在发动机上的动力负载。传感器将这些测量值与真空进行比较以确保一致性。在应用中，MAP传感器很重要，因为MAP传感器报告的外部因素会导致较高的发动机负载和对燃油通过量的更高需求。例如，如果车辆开始爬坡，则MAP传感器应显示低真空和高发动机负荷。