汽车电子行业被认为是MEMS传感器的第一波应用高潮的推动力量，MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定和汽车智慧化的发展趋势。全球平均每辆汽车包含10个传感器，在高档汽车中，大约采用25至40只MEMS传感器，车越好，所用的MEMS就越多。MEMS传感器不仅能适应汽车苛刻的工作环境，还具有高可靠性、高精度和低成本的特点。其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。目前，压力传感器、加速度计、流量传感器与陀螺仪四种器件合计占汽车MEMS系统的99%。MEMS传感器种类繁多，其工作机理也各不相同。MEMS压力传感器采用了压阻型力敏元件，该元件采用微机加工技术，通过 MEMS技术在薄膜表面涂覆一层敏膜片，然后在薄膜上进行杂质扩散，制造出4个应变电阻，再通过惠斯顿电桥将它们相互结合，构成一个测试线路，增加了仪器的敏感度。MEMS的压力传感元件的范围取决于敏膜片的厚度，在实际的制造过程中，为了达到大规模的量产，往往会在一块晶圆上制造出多个力敏芯片元件。
1MEMS传感器技术应用
1.1MEMS压力传感器
MEMS压力传感器的常用的有声波表面式、差动变压器式、压阻式、电容式等，它们的主要应用于汽车的空气过滤系统、进气管道压力系统、发动机机油压力系统、注入燃料压力系统、传动流体压力系统和安全气囊压力系统等。
在 MEMS器件的设计中，采用了一种基于单晶硅材料，制备了一种光敏式薄膜，并把其中的一些杂质掺入薄膜中通过对MEMS传感器芯片10个固定频率的有效选择，如表2所示。
另外，在主阻抗型压力传感器中，温度对其性能的优劣影响很大，所以在使用时必须在其旁加一个温控回路，这种方式适合大规模生产。此外，差分变压器型压力传感器的输出功
率大，适用于数字信号的输出，但其抗干扰性差。另外， SAW压力计本身体积小、质量轻、分辨能力强、灵敏度高、功耗小，因而可以达到数字输出的目的，而且在检测环境温度较高的情况下，可以确保测量质量的准确性。
表2MEMS传感器芯片的前10阶固有频率
1.2MEMS加速度传感器
美国 ADI公司在1991年就开发出一款微型 MEMS加速度传感元件，该元件具有灵敏元件和微电子讯息处理，测量范围只有50 g，装在车辆正面和侧面，当车辆发生撞击时，可以随时开启安全气囊。目前该 MEMS传感器已经在大批量的制造中，其价格不超过5美金，可以取代传统的机械安全气囊。后来，美国 ADI公司研制出一种 MEMS加速装置，该装置可以用来检测汽车引擎的震动状况，并通过调节点火提早角度来防止引擎发生爆炸。另外，该传感器被装在半自动悬架减压机上，以确保车辆在高低不平的道路上的驾驶表现。除了 ADI, Motorola、 SensoNor、 Nippondenso、 RobertBosch等公司都已经开发出了一种新的 MEMS加速传感器。
1.3MEMS陀螺传感器
MEMS陀螺传感器的主要物理现象是科里奥利效应，即，在转动系统中，质量 m在转动系统中，在距转动中心较远或较近的位置时，会产生惯性。利用电容式感应结构，可以精确地测量出柯氏效应所导致的位置运动。把相对座标速度 v设为质体 m的移动速度，座标系的转角 w为 w，则科里奥利效应得到的柯氏力是Fcor-2m。这时，施加于质体 m的输入角度速度与柯里斯作用力成比例，而质体 m受到柯里斯力的影响，在 y轴上产生位移，因此，若能得到该位移的资料，则可得到输入角度转速 w的资料。MEMS陀螺传感器因其诸多优点而日益受到人们的重视，其在汽车行业的应用范围包括汽车安全系统、汽车导航 GPS信号补偿、汽车底盘控制系统等。
表3 MEMS陀螺传感器的在各领域中成本投入数量
1.4MEMS流量传感器
MEMS流量传感器是基于传统的热膜片风力计原理借助先进的薄膜片技术，将性能稳定的薄膜片电阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工，因此一方面缩短了传感器响应时间，另一方面由于采用了前后桥电路，可以判断出流体流向，从而进一步测量出回流流量。为了防止温度变化对测量精度的影响，传感器中采用了两片热敏电阻分别对前后桥进行了温度补偿。流量传感器主要用于检测发动机的空气进气量和燃油喷射量，从而将空燃比控制在最佳值附近，此外流量传感器还广泛利用于排气再循环、防滑驱动、刹车防抱死系统以及电控悬架等许多方面。
1.4MEMS湿度传感器
新冠疫情推动了车企加速健康汽车、健康座舱的科技研发与创新。目前车企纷纷推出智能空气净化系统并采用环保材料、防疫科技，开发“健康座舱”，配备PM2.5 传感器、温湿度传感器、甲醛传感器、CO/CO2传感器、AQS空气质量传感器。
2MEMS传感器技术的进展
2.1促进汽车集成化和智能化发展
智能汽车是我国汽车工业发展的新方向，其核心技术是实现汽车传感器智能化的重要手段。因此，可以说， MEMS传感器技术的智能化是未来汽车工业发展的方向。
2.2提高汽车稳定性和综合性能
与常规 CMOS器件相比， MEMS技术可以更好地实现其功能和应用的价值，并进一步提升车辆的智能程度。通过对 MEMS传感技术进行改进，能够促进MEMS传感器技术与汽车更好的融合。
2.3MEMS传感器与CMOS集成电路的有效结合
MEMS传感技术与 CMOS芯片的有机结合，其优点如下：
第一，充分发挥 CMOS的成熟技术所具备的标准化规模，可以显著地减少封装和设备制造的费用。
第二，充分发挥嵌入式 MEMS传感技术的综合能力，可以极大地减少和减少相关的产品研发费用，缩短研发时间。第三，采用 CMOS先进的先进技术和先进的工艺技术，使 MEMS器件的整体性能和可靠度得到最大改善。
随着人工智能和车联网技术的不断发展，汽车电动化、智能化、网联化、共享化成为汽车行业发展趋势，将给人的生活与出行带来极大变革。目前，MEMS技术作为物联网传感器的一个技术热点，不仅是在汽车电子有着越来越广泛的应用，还将在生物医疗、智慧家庭、工业物联网、消费电子等领域有着广阔的市场前景。
3结束语
基于上述的系统的研究与分析，我们可以清楚的理解 MEMS传感器技术在汽车工业的发展中的应用，可以有效的实现传统的机械传感器所不具备的性能，从而有效地满足了汽车的成本投入、精度、可靠性、胎压的有效监控。在汽车工业中，传感器是驱动汽车工业发展的一个主要因素，即法规、安全、舒适和良好的驾驶体验。随着用户对安全、舒适、方便的要求越来越高，汽车领域中的传感器将会有很大的发展空间。本论文针对 MEMS汽车的传感器进行了大量的研究，其中包括温度、压力、气体浓度、速度、惯性、质量气流速度等，并在汽车工业中得到广泛的应用。
参考文献：
［1］叶军红.压力传感器在汽车行业的应用［J］.汽车电器，2020（8）：59-61.
［2］张洵，靳东明，刘理天.半导体温度传感器研究进展综述［J］.传感器与微系统，2006，25（3）：1-3.
［3］徐振涛.厚膜微压传感器的研究［D］.成都：电子科技大学，2016.
［4］梁永勤.高精度低功耗CMOS温度传感器的设计［D］.西安：西安电子科技大学，2013.
［5］王涵阳.基于CMOS工艺的数字温度传感器的研究［D］.苏州：苏州大学，2017.
［6］邹恒琪，蒋治成，谢光远，等.汽车氧传感器的发展及研究［J］.汽车电器，2008（2）：1-4.
［7］路顺，林健，陈江翠.氧化锆氧传感器的研究进展［J］.仪表技术与传感器，2007（3）：1-3.
