MEMS的全稱(chēng)是微型電子機械系統（Micro-Electro Mechanical System），是指可將微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統?？梢园阉斫鉃槔脗鹘y的半導體工藝和材料，用微米技術(shù)在芯片上制造微型機械，并將其與對應電路集成為一個(gè)整體的技術(shù)，所以它是以半導體制造技術(shù)為基礎發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的制造技術(shù)平臺。 MEMS器件，尤其是MEMS傳感器已成為智能手機中的標準配置。智能手機應用軟件日益龐大的生態(tài)系統很大程度上要歸功于MEMS傳感器。事實(shí)上，智能手機已經(jīng)成為地球上最大的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。
智能手機中采用MEMS技術(shù)加工的傳感器、執行器和光學(xué)器件主要如下，如圖1所示。
智能手機上的MEMS傳感器多達10多種，如麥克風(fēng)、壓力傳感器、距離傳感器、加速度傳感器、陀螺儀等等。今天，智芯傳感小編就帶您逐一了解各個(gè)MEMS傳感器的作用及應用場(chǎng)景。
光線(xiàn)傳感器
手機中的傳感器，首先要說(shuō)的就是光線(xiàn)傳感器，它就好比手機的眼睛。我們人類(lèi)的眼睛可以在不同光線(xiàn)的環(huán)境下，調整進(jìn)入眼睛的光線(xiàn)。而光線(xiàn)傳感器則可以讓手機感測環(huán)境光線(xiàn)的強度，用來(lái)調節手機屏幕的亮度。原理是通過(guò)光敏三極管，接受外界光線(xiàn)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生強弱不等的電流，從而感知環(huán)境光亮度。通常用于調節屏幕自動(dòng)背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，同時(shí)不刺眼；另外，光線(xiàn)傳感器還可用于拍照時(shí)調節自動(dòng)白平衡、協(xié)助調整屏幕亮度、還可搭配其他傳感器一同來(lái)偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。
距離傳感器
大多數的手機中距離傳感器和光線(xiàn)傳感器一般都是放在一起，位于手機屏幕聽(tīng)筒周?chē)?。這樣就存在一個(gè)問(wèn)題，手機屏幕上方開(kāi)太多洞或黑色長(cháng)條不太好看，各大手機廠(chǎng)商都一直在想方設法減少開(kāi)孔或者隱藏開(kāi)孔。距離傳感器同時(shí)擁有發(fā)射和接受裝置，一般體積較大，利用紅外LED燈發(fā)射紅外線(xiàn)，被物體反射后，紅外探測器通過(guò)接收到紅外線(xiàn)的強度，測定距離。在應用方面，可以檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話(huà)，以便自動(dòng)關(guān)閉屏幕達到省電的目的，也可用于皮套、口袋模式下自動(dòng)實(shí)現解鎖與鎖屏動(dòng)作。
重力傳感器
我們在使用手機看視頻、照片、游戲需要切換橫豎屏時(shí)就需要用到重力傳感器了，它能計算出手機當前的防線(xiàn)和水平位置，從而實(shí)現橫豎屏切換。其原理是利用壓電效應實(shí)現，傳感器內部一塊重物和壓電片整合在一起，通過(guò)正交兩個(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小，來(lái)計算出水平方向。
加速度傳感器
加速度傳感器的概念和重力傳感器略微有些重疊，但事實(shí)上卻又不一樣。加速度傳感器是多個(gè)維度測算的，主要測算一些瞬時(shí)加速或減速的動(dòng)作。比如，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生一定規律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動(dòng)的位移，并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。加速度傳感器還可以測量手機的運動(dòng)速度，在游戲里能通過(guò)加速度傳感器觸發(fā)特殊指令。日常應用中的一些甩動(dòng)切歌、翻轉靜音等也都用到了這枚傳感器。
磁場(chǎng)傳感器
磁場(chǎng)傳感器是利用磁阻來(lái)測量平面磁場(chǎng)，從而檢測出磁場(chǎng)強度以及方向位置。一般用在常見(jiàn)的指南針或是地圖導航中，幫助手機用戶(hù)實(shí)現準確定位。如果你不分東南西北的話(huà)，那么利用地圖中的電子羅盤(pán)可以輕松實(shí)現定位。其原理是通過(guò)各向異性磁性電阻材料，感受到微弱的磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì )導致自身電阻產(chǎn)生變化，因此我們通常需要將手機旋轉或晃動(dòng)幾下才能準確指示方向。
陀螺儀
日常我們玩的一些射擊或賽車(chē)游戲都需要用到陀螺儀傳感器，很多應用比如3D拍照和全景導航也借助它來(lái)工作。一般來(lái)說(shuō)，手機里標配的都是三軸陀螺儀，可追蹤6個(gè)方向的位移變化。其原理是利用角動(dòng)量守恒，一個(gè)正在高速旋轉的物體（陀螺），它的旋轉軸沒(méi)有受到外力影響時(shí)，旋轉軸的指向是不會(huì )有任何改變的。
GPS位置傳感器
GPS模塊主要作用是通過(guò)天線(xiàn)來(lái)接收到衛星的坐標信息幫用戶(hù)定位。隨著(zhù)5G網(wǎng)絡(luò )普及，GPS被應用在更多場(chǎng)景。比如與智能硬件配合實(shí)現遠程定位監控，或是設備丟失后定位查找。智芯傳感小編提醒，這里需要分清一個(gè)概念：手機一般標配的是A-GPS。所謂A-GPS是在接收導航衛星信號的基礎上，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )更快速的定位，比普通的GPS更先進(jìn)一些。其原理是通過(guò)天線(xiàn)接收GPS衛星傳送的信息，并根據高速運動(dòng)的衛星瞬間位置作為起算數據，根據衛星發(fā)射坐標的時(shí)間與接收時(shí)的時(shí)間差計算出衛星與手機的距離，采用空間距離后方交會(huì )的方法，確定待測點(diǎn)的位置坐標，主要應用場(chǎng)景是地圖、導航、測速和測距。
指紋傳感器
指紋傳感器可以自動(dòng)采集用戶(hù)指紋，以此實(shí)現保護隱私的目的?，F在的指紋傳感器并不僅僅是解鎖設備，而是和移動(dòng)支付相互結合，包括微信、支付寶、Apple Pay在內的所有支付功能都是以指紋傳感器為前提來(lái)交互的。其原理是：利用手指構成電容的一極，另一極是硅晶片陣列，通過(guò)人體帶有的微電場(chǎng)與指紋傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像實(shí)現加密、解鎖或支付功能。
霍爾感應器
和磁場(chǎng)傳感器類(lèi)似，霍爾傳感器可以將變化的磁場(chǎng)轉化為輸出電壓，從而在導體兩端產(chǎn)生電勢差。有些手機會(huì )使用保護套，當合上保護套時(shí)手機會(huì )自動(dòng)鎖屏，打開(kāi)保護套之后設備又會(huì )自動(dòng)解鎖。其原理是利用霍爾磁電效應，當電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導體的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì )對導體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運動(dòng)方向上的的作用力，從而在導體的兩端產(chǎn)生電勢差。
除上述MEMS傳感器外，智能手機上的傳感器還有其他的類(lèi)型，如溫度傳感器、紫外線(xiàn)傳感器、心率傳感器、血氧傳感器等等，這些特殊的傳感器賦予了智能手機更多的功能和應用場(chǎng)景，智芯傳感小編就不再一一介紹了。不過(guò)，還有一種傳感器，智芯傳感小編要著(zhù)重介紹一下——壓力傳感器！
壓力傳感器
壓力傳感器（Pressure Transducer）是一種能感受壓力信號，并能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類(lèi)型，壓力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。那么，手機上的壓力傳感器是用來(lái)干什么的呢？
一般來(lái)說(shuō)，有觸摸屏的手機都帶有壓力傳感器，觸屏一般是電阻屏或電容屏。大氣壓力的變化會(huì )導致電阻或電容測算數值發(fā)生改變，從而計算出海拔高度和輔助導航。
以前壓力傳感器一直被用在軍工手機當中，而隨著(zhù)智能手機的普及以及精確算法的提高，壓力傳感器已成為智能手機的標配。當手機用戶(hù)處在樹(shù)林里或者是在懸崖下面時(shí)，由于受到技術(shù)和其它方面原因的限制，有時(shí)候甚至接收不到GPS衛星信號，那么就不知道準確的海拔高度。而壓力傳感器通過(guò)測出大氣壓，然后根據氣壓值計算出海拔高度。
安裝了壓力傳感器的手機可以輔助導航?，F在不少開(kāi)車(chē)人士會(huì )用手機來(lái)進(jìn)行導航，不過(guò)常常會(huì )有人抱怨在高架橋里導航常常會(huì )出錯。例如在高架橋上時(shí)，GPS說(shuō)右轉，而實(shí)際上右邊根本沒(méi)有右轉出口，這主要是GPS無(wú)法判斷你是橋上還是橋下而造成的錯誤導航。而如果手機里增加一個(gè)壓力傳感器就不一樣了，它的精度可以做到1米，這樣就可以很好的輔助GPS來(lái)測量出所處的高度，錯誤導航的問(wèn)題也就容易解決了。
另外，壓力傳感器還能測算你上了多少個(gè)樓層，或是用于室內定位等，而內部的氣壓傳感器主要是測試設備封閉程度。其原理是將薄膜與變阻器或電容連接起來(lái)，氣壓變化導致電阻或電容的數值發(fā)生變化，從而獲得氣壓數據，可以提供多層建筑及商場(chǎng)的精確高度數據，推進(jìn)LBS服務(wù)。
智芯傳感的新一代高性能ZXP0系列數字輸出式大氣壓力傳感器，特別適合于移動(dòng)終端設備，如智能手機、PAD、運動(dòng)手表、導航儀等。它集成了一個(gè)壓阻式壓力敏感元件和一個(gè)高精度、低功耗的信號調理集成電路，該傳感器可靠性高，體積小、功耗低、帶有I2C接口輸出，其壓力傳感器敏感單元采用惠斯通電橋原理，以MEMS工藝對傳感器進(jìn)行加工以提供極好的電阻精確度和一致性，并使用高精度的傳感器信號調理芯片，對MEMS傳感器的溫度線(xiàn)性度、零偏和靈敏度進(jìn)行數字補償，可輸出高精度的數字信號。
總之，智能手機發(fā)展至今讓使用的MEMS傳感器愈加精細和精準，正是這些安裝在小小手機上功能強大的MEMS傳感器，才讓我們在使用智能手機時(shí)更加得心應手。
