【经验】基于单晶硅传感器的MEMS惯性传感器是如何工作的？

时间： 2020-01-06 来源：First Sensor(TE收购)

MEMS惯性传感器,单晶硅传感器,FIRST SENSOR,TE Connectivity

在技术应用中测量倾斜度，加速度和振动需要高精度的惯性传感器：MEMS（微型机电系统）系列传感器采用单晶硅传感器元件，融合最先进的微机械加工技术。不同的微机械加工技术用于生产，每种技术都有不同的优势。FIRST SENSOR为MEMS生产开发了新的微机械加工技术，并推出了惯性传感器，该惯性传感器在创新产品系列中结合了其他传感器的优势。凭借卓越的性能特征、惊人的性价比，在地球工程，状态监测，导航和机器人技术领域得到了广泛的应用。

MEMS –微型机电系统：高精度加速度计可以做什么？

微型微机电系统(MEMS)传感器现在可以测量所有三维空间的加速度。MEMS惯性传感器已经被证明是非常稳定、可靠的和快速的。这些最先进的产品还具有极高的温度稳定性。它们甚至能够检测极其微小的倾角或加速度变化。下图片显示了其极高的分辨率：即使一根直径为100 µm的头发使10米长的木板弯曲的角度也能被检测到。这对应于仅0.0005°（2弧秒或10 µm / M）的偏转。

图1 检测示意图

数字化的未来

MEMS传感器技术是物联网的一项关键技术。随着数字化的发展，微型的加速度计和倾角仪也将继续发展。例如，将来，惯性传感器将被进行智能编程，并将具有微控制器，微型电池或微型无线电芯片以在线发送其测量数据。

微型格式，微型生产成本，微型运营成本：电容式惯性传感器的技术概念

MEMS惯性传感器用于电容性测量倾角、加速度和振动，依赖于最先进的微机械制造工艺和一个微型硅传感器:一个弹簧质量系统即只有几微米宽的硅网结构。在加速过程中，悬在弹簧上的质量会发生偏转，从而使测量容量发生变化。ASIC读取容量变化并传输其测量值。在传感器的生产过程中，质量和弹簧(记住，这些结构通常只有千分之一毫米厚)被蚀刻在硅上，其可以大量生产MEMS，同时也消耗更少的能量。

图2 产品实物图

MEMS惯性传感器的技术组件：
· 单晶硅传感器

· 高性能ASIC

· 两个芯片外壳

图3 产品参数表

传感器的核心:单晶硅传感器

硅传感器（每个MEMS的核心）传统上是批量生产或以表面微加工工艺制造。但是，制造商First Sensor现在正在使用新的制造技术：HARMS（高宽比微结构）和AIM（气隙绝缘微结构）工艺。前者使微观结构具有高的高宽比，进而具有极低的交叉轴灵敏度。后者通过使用气隙隔离元件来最小化寄生电容。因此，MEMS可提供比所有传统制造的惯性传感器组合更多的优势。

First Sensor 传感器在测量倾斜度，加速度和振动方面的优势：

· 灵活的MEMS设计：测量范围从1到15 g

· 四个标准传感器：四个不同的测量范围

· 一个传感器测量两个轴：易于使用

· 高宽比微结构：具有极低的交叉轴灵敏度，低损伤，长期稳定的传感器

· 气隙绝缘微结构：寄生电容极小

First Sensor的高精度惯性传感器的当前应用领域：

· 建筑物的状态监测

· 监控石油天然气陆地/海上基础设施，核能，天然气和水力发电厂等

· 监视风能和太阳能发电厂，高压线路，水坝，管道等

· 稳定和校准准系统

· 导航

· 基础设施和运输

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描述- First Sensor股份公司是世界领先的传感器技术供应商之一。在这个增长型的市场里，我们为工业、医疗和交通领域的目标市场越来越多地开发和生产定制化解决方案。本资料主要介绍了工业领域用传感器解决方案

型号- LD65F7S-A,3001380,LD80R4S-D-Z4,3001263,3001262,OLM,3001386,3001265,OLP,OLT,BTE5000,KTE8000...CS,3001393,3001032,5000008,LD78I6S-A-L,LD78C6S-A-L,3001275,3001396,3001399,3001157,5000004,CTE9000,3001156,3001038,LD65F7S-B,LD65F7S-C,3001039,5000002,5000001,LD78E6HG-Q,LD63G5S-C-L,APD SERIES 9,APD SERIES 8,LD63D4S-C,LD63D4S-B,LD63D4S-A,3001284,3001287,3001047,3001048,SA-13.S1.C-8,LD65J7S-C,LD65J7S-B,LD65J7S-A,LD80R4S-E-Z4,3001054,LD78C6S-B-L,LD78I6S-B-L,3001177,5001315,LD83O6S-A,LD83O6S-B,LD83O6S-C,LD67F6S-C,LD85D6S-C,HRO,LD85D6S-A,KTE6000,LD85D6S-B,LD63F5S-B,LD63F5S-C,LD63F5S-A,3001340,3001463,3001341,3001464,3001225,5000039,3001345,5000032,3001228,3001349,LD67D6S-C,LD67D6S-B,LD67D6S-A,LD65D5S-B-L,HCE,3001351,HCL,3001232,LD78I6S-C-L,LD80R4S-C-Z4,3001473,3001356,LD85H6S-C,HTD,LD85H6S-B,5000045,LD85H6S-A,5000040,5000041,LD78F6S-B,CTE8000...CS,LD78F6S-A,APD SERIES 8R,LD68J6S-A,HDI,LD68J6S-C,LD68J6S-B,3001241,HDL,HDO,3001486,5000014,3001488,3001246,WBA,5000011,HDU,5000010,5000012,LD67F7S-A,PIN SERIES 6B,LD67F7S-B,LD67F7S-C,WBI,LD65I7S-B,LD65I7S-A,LD65D7S-B,LD65D7S-C,LD65I7S-C,LME,LD65D7S-A,LMI,LD65D5S-A-L,5000029,3001493,3001495,5000025,5000022,5000021,5000023,LD78F6S-C,LD65D7S-C-L,LD65I7S-B-H,WTA,3001421,5000077,LD78M6S-A,5000076,5000079,LD78M6S-C,3001426,5000078,LD78M6S-B,3001429,5000080,5000082,5000081,3001431,3001434,3001433,LD67D7S-B,LD67D7S-C,LD65D6S-C,5000083,3001439,SI-11.S1.C-30,LD67D7S-A,LD65I7S-A-H,LD65D7S-B-L,LD65D6S-A,LD65D6S-B,LD80R4S-B-Z4,3001441,3001440,LD65D5S-C-L,3001442,SA-12.S1.C-3,3001447,3001448,3001208,LD65E7S-C-H,3001210,3001212,LD65F5S-A,3001211,3001214,LD65F5S-C,3001213,LD65F5S-B,LD68I6S-C,LD67F6S-A,LD68I6S-B,LD67F6S-B,LD68I6S-A,LD63G5S-B-L,LD65D7S-A-L,CTE9000...CS,APD SERIES 9.5,3004334,LD63-H5S-A,3001064,LD63-H5S-B,HCLA,3001188,3001187,CTE8000,PIN SERIES I,LD63-H5S-C,LD65D5S-C,LD65D5S-B,LD65E7S-B-H,LD85F6S-A,LD85F6S-B,LD65D5S-A,LD85F6S-C,LD78F6DF-1,PIN SERIES Q,SA-14.S1.C-15,LD63D5S-A,LD63D5S-B,LD63D5S-C,LD78C6S-C-L,LD63G5S- A-L,LD65I7S-C-H,PIN SERIES 6,PIN SERIES 5,LDE,LD65F6S-C,3001401,LD65F6S-A,LD65F6S-B,3001405,LD65E7S-A-H,HMA,HME,HMI,SSI,APD SERIES 11,APD SERIES 10,SSO,HMU,LD80R4S-A-Z4,CTE7000,3001411,3001413,3001415

2018/03/16 - FIRST SENSOR - 应用及方案代理服务技术支持采购服务

【应用】First Sensor高信噪比高精度MEMS惯性传感器用于桥梁状况监测

在当今的数字化时代，可以使用许多更简便，更安全和更经济的方法，通过连续的结构健康监测来监测桥梁的状况。 First Sensor（TE收购）的高精度MEMS惯性传感器在这里起着关键作用。它们的特点是信噪比高，耐高温和最小的交叉敏感度，使其非常适合在外露的结构上使用。

2020-08-11 - 应用方案

医疗技术的单个传感器解决方案

描述- First Sensor AG作为全球领先的传感器系统供应商，专注于工业、医疗和移动性增长市场。公司提供标准化和定制化的传感器解决方案，包括芯片、组件、传感器和智能传感器系统。产品涵盖光、辐射、压力、流量、液位和加速度检测，适用于工业、医疗和移动性市场。First Sensor致力于通过创新技术满足未来挑战，提供定制化解决方案，并与客户共同开发传感器系统项目。

型号- 301447,OLP SERIES,HRO,WTA,301448,OLT SERIES,LDE,HDI,LDE SERIES,HCLA,LME SERIES,HDO,WBA,5000077,HDU,5000076,BTE5000,5000079,5000078,HMA,WBI,5000080,HME,5000082,5000081,APD SERIES,LME,HMI,HCA,SSI,LMI,LMI SERIES,SSO,HCL,HMU,HCLA SERIES,HDI SERIES,APD,HTD,5000040,5000083,HCE SERIES,HCL SERIES

May 2021 - FIRST SENSOR - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

SI & SA series – high-precision inertial sensors

描述- 该资料介绍了First Sensor公司生产的SI & SA系列高精度惯性传感器。这些传感器基于单晶硅传感器元件，采用先进的微加工技术实现大信噪比和优异的温度稳定性。传感器具有超低交叉轴灵敏度，并采用了专利AIM（空气隙绝缘微结构）技术以最小化寄生电容。

型号- 2005760,SA-12.S1.C-3,2007515,SA-13.S1.C-8,2005757,SA SERIES,SA-14.S1.C-15,2007547,SI SERIES,SI-11.S1.C-30

2018/04/02 - FIRST SENSOR - 数据手册代理服务技术支持采购服务

First Sensor提供建筑结构健康监测的解决方案：小体积、高性价比高惯性传感器

First Sensor（TE收购）传感器构成了我们多样化定制全套解决方案的基础，可检测风力涡轮机的曲拐以及桥梁振动和振动频率，由此评估结构的健康状况，并在必要时启动维护措施。MEMS惯性传感器体积小，性价比高，具有传统大型传感器的性能。

2020-03-07 - 原厂动态

针对工业部门的单个传感器解决方案

描述- First Sensor AG作为全球领先的传感器系统供应商，专注于工业、医疗和移动性增长市场。公司提供标准化和定制化的传感器解决方案，包括芯片、组件、传感器和智能传感器系统。First Sensor致力于通过创新技术解决未来挑战，提供从研发到生产的全方位服务，包括定制化开发、生产、质量测试和物流。产品涵盖光学、辐射、压力、流量、液位和加速度等多个领域，广泛应用于工业、医疗和移动性市场。

型号- WTA,LMI SERIES,K,LDE,HDI,SA,K-SERIES,CTE SERIES,LDE SERIES,LME SERIES,HCLA,SIPM,WBA SERIES,SI,WBA,PSD SERIES,WBI,PSD,SA SERIES,HTD SERIES,LME,WBI SERIES,BTE SERIES,LMI,KTE SERIES,HCL,HCLA SERIES,BTE,HDI SERIES,SI SERIES,CTE,WTA SERIES,HTD,KTE,HCL SERIES

May 2021 - FIRST SENSOR - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务查看更多版本

TE 针对半导体设备应用提供定制传感器解决方案，确保制造精准

TE Connectivity为半导体设备应用提供定制传感器解决方案，可以针对客户的实际需求和半导体设备对于精密度和复杂度的需求，提供定制的、用于半导体设备的传感器，从前道工艺、后道工艺到单晶硅片制造精准把关。包括超高纯度（UHP）气体面板、提升MFC特种气体质量控制精度的85系列定制型压力传感器、超高纯度（UHP）定制型压力传感器、定制液位检测传感器、定制晶圆温度探头等。

2021-06-12 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

First Sensor高精度惯性传感器，广泛适用于地球工程、状态监测或导航应用等

First Sensor（TE收购）拥有高度创新的高精度惯性传感器制造用技术平台，广泛适用于地球工程、状态监测或导航应用等领域。电容式倾角计与加速度计采用单晶硅传感器元件，融合最先进的微机械加工技术，实现高性噪比和优异的温度稳定性，因此能够检测极其微小的倾角或加速度变化。

2020-01-30 - 原厂动态

【产品】高精度惯性传感器SI/SA系列，高宽比微结构（HARMS）、具有极低的交叉轴灵敏度

TE收购的First Sensor推出高精度惯性传感器SI / SA系列，得益于高宽比微结构（HARMS），该系列传感器具有极低的交叉轴灵敏度。此外，已获专利的AIM（气隙绝缘微结构）技术可最大限度地减少寄生电容。电容式倾角计与加速度计采用单晶硅传感器元件，融合最先进的微机械加工技术，实现高信噪比和优异的温度稳定性，因此能够检测极其微小的倾角或加速度变化。

2020-04-18 - 新产品

SI&SA系列-高精度惯性传感器数据表

描述- 该资料介绍了First Sensor公司生产的SI & SA系列高精度惯性传感器。这些电容式倾斜仪和加速度计基于单晶硅传感器元件，利用先进的微加工技术实现大信噪比和优异的温度稳定性。传感器具有超低交叉轴灵敏度，并采用专利AIM（空气隙绝缘微结构）技术以最小化寄生电容器。

型号- 2005760,SI,SA-12.S1.C-3,SA-13.S1.C-8,2007515,2005757,SA-14.S1.C-15,SA SERIES,2007547,SA,SI-11.S1.C-30,SI SERIES

2018/09/11 - FIRST SENSOR - 数据手册代理服务技术支持采购服务

SI-P&SA-P系列：高精度惯性传感器数据表

描述- 该资料介绍了First Sensor公司的SI-P和SA-P系列高精度惯性传感器。这些电容式倾斜仪和加速度计基于单晶硅传感器元件，采用先进的微加工技术实现大信噪比和优异的温度稳定性。得益于高纵横比微观结构（HARMS），传感器具有极低的交叉轴灵敏度。专利AIM（空气间隙绝缘微观结构）技术最小化了寄生电容器。

型号- SI-11.P4.C-30,SI-07.P4.C-15,SA-P,HARMS,R SA-12.P4.C-3,SI-P

2019/07/28 - FIRST SENSOR - 数据手册代理服务技术支持采购服务

SI & SA evaluation kits for high-precision inertial sensors

描述- 该资料介绍了First Sensor的高精度惯性传感器评估套件，包含控制板、传感器板和软件，用于简化读取和快速评估传感器数据。这些电容式倾斜仪和加速度计基于单晶硅传感器元件，采用先进的微机电技术（HARMS, AIM），实现大信噪比和优异的温度稳定性。

型号- 3004862,3004860,EVAK05.SA.14.S1.C-15,3004864,SI,3004863,EVAK06.SA.12.S1.C-3,EVAK04.SI.11.S1.C-30,EVAK01.SA.13.S1.C-8,SA

2018/03/16 - FIRST SENSOR - 数据手册代理服务技术支持采购服务

TE connectivity压阻式力传感器选型表

ELAF 系列压力和拉力传感器以低成本实现了高性能。LAF系列压缩和拉伸称重传感器提高了高性能和低成本的标准。传感器提高了以低成本实现高性能的标准。Measurement Specialties 专有的 Microfused® 技术源自要求严格的航空航天领域。技术，源自要求严格的航空航天技术，采用微加工压阻式应变片与高温玻璃融为一体，使其具有很高的性能。将应变计通过高温玻璃熔合在高性能不锈钢测力计上。