備受青睞的MEMS加速度計(jì)，更小尺寸、更低功耗、更智能

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）作為導(dǎo)航測(cè)量系列的基礎(chǔ)元器件之一，加速度計(jì)是測(cè)量運(yùn)載體加速度的器件。它被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化、汽車、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域，能夠?yàn)閱我辉O(shè)備或者整個(gè)系統(tǒng)收集狀態(tài)信息，進(jìn)而提供傳感數(shù)據(jù)方便系統(tǒng)對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)做出狀態(tài)評(píng)估。

現(xiàn)在消費(fèi)電子行業(yè)朝著更時(shí)尚、更簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)方向發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域也對(duì)加速度計(jì)提出了更小尺寸更高集成性的需求，很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ⑿图铀俣扔?jì)及其性能的需求日益提升，傳感技術(shù)需要在微型化高性能方向上持續(xù)發(fā)力。

多樣且實(shí)用的MEMS加速度計(jì)

誠(chéng)然MEMS技術(shù)存在它的局限性，對(duì)比那些傳統(tǒng)且昂貴的傳感器，MEMS傳感器可能精度偏低，可能存在溫漂。但不可否認(rèn)的是自MEMS技術(shù)應(yīng)用開始，就備受傳感器行業(yè)青睞，使用微加工技術(shù)制造的小型化MEMS傳感器已經(jīng)是低成本高性價(jià)比的代名詞。

在加速度計(jì)領(lǐng)域，MEMS加速度計(jì)同樣是現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的選擇。MEMS加速度計(jì)通過微結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生的電容、電阻或電荷（壓電）變化來檢測(cè)機(jī)械加速度，現(xiàn)已成為僅次于壓力傳感器應(yīng)用量排名第二的MEMS器件。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2022年全球加速度計(jì)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.57億美元，同比增長(zhǎng)7.4%，而且其中大部分增長(zhǎng)發(fā)生在MEMS加速度計(jì)領(lǐng)域。尤其是電容MEMS加速度和壓電MEMS加速度計(jì)，近幾年都很流行，在振動(dòng)檢測(cè)、慣性導(dǎo)航里應(yīng)用廣泛。

早期MEMS加速度計(jì)很多采用硅的壓阻耦合原理，即材料的電阻隨著受力而改變，這種加速度傳感器本質(zhì)是通過微加工制備的單晶硅芯片，通過電阻的改變測(cè)得加速度。簡(jiǎn)單且成本不高，適合大批量生產(chǎn)，不過性能一般。

現(xiàn)在基本上都是電容式MEMS和壓電式MEMS加速度的應(yīng)用，電容式加速度計(jì)是基于電容極距變化的原理，在振動(dòng)中上下電容極距會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而引發(fā)電容值變化，以此來衡量加速度值。壓電式加速度計(jì)則是利用材料正壓電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能，電壓值與加速度大小成正比。

一般如果追求極致性能，壓電式MEMS的帶寬和噪聲性能會(huì)更好一些的，成本相對(duì)也更高一些。電容式MEMS在小尺寸、低功耗和更快的頻率響應(yīng)上的高性價(jià)比也足夠匹配很多應(yīng)用。

向更小更智能發(fā)展的加速度傳感器

從發(fā)展趨勢(shì)來看，MEMS加速度計(jì)更小的尺寸和更高的集成性無疑是更契合現(xiàn)在各行各業(yè)傳感器趨勢(shì)的，用更小的尺寸實(shí)現(xiàn)足夠的性能，同時(shí)保證集成特性，以免加速度計(jì)集成性不夠在傳感器設(shè)備集群里很別扭。同時(shí)，更加智能化的特性也是競(jìng)爭(zhēng)力。

Bosch Sensortec就致力于不斷突破傳感技術(shù)，以更小尺寸、更智能化的傳感器和解決方案助力消費(fèi)電子產(chǎn)品的創(chuàng)新與互聯(lián)。今年Bosch Sensortec就發(fā)布了穿戴用全球最小的MEMS加速計(jì)—— BMA530 和 BMA580，體積僅為1.2 x 0.8 x 0.55 ，集成性特性好，匹配緊湊型設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)BMA580還通過骨傳導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的語音活動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多耳穿戴創(chuàng)新智能應(yīng)用。

Honeywell的加速度計(jì)產(chǎn)品線配置多樣，性能穩(wěn)定。在超小型加速度計(jì)上，MA23和MAQ36都是很有代表性的產(chǎn)品，MA23 型超小型放大壓電加速計(jì)將恒定電流低輸出阻抗輸出與負(fù)載電容高驅(qū)動(dòng)能力相結(jié)合，MAQ36 則是為微型自生壓電加速度計(jì)，無內(nèi)部電子元件，不需要運(yùn)行外部電源，能夠匹配極高溫度。

ADI目前幾款較新的加速度計(jì)ADXL35x系列都是非常經(jīng)典的低噪、低漂移、低功耗的產(chǎn)品，4mm×4mm×1.04的尺寸對(duì)工業(yè)級(jí)別的應(yīng)用來說也不大，重要的是兼顧靈敏度和功耗的工業(yè)應(yīng)用加速度計(jì)能做到這個(gè)水平的很少。

小結(jié)

在目前汽車、工業(yè)自動(dòng)化以及消費(fèi)電子等應(yīng)用領(lǐng)域里，MEMS加速度計(jì)正在力求在更小的尺寸里做到更好的精度、更低的功耗、更高的集成性，同時(shí)在更智能的檢測(cè)功能上尋求突破。