MEMS 压阻式压力传感器有别于传统气压计，具有防水封装、内置温度补偿和高应力耐受性。

虽然最早的气压计已有 300 多年的历史，但现代气压传感器的功能远远超过传统的天气预报。现在，不断缩小的芯片尺寸使这些传感器能够在汽车引擎甚至智能手机中发挥作用。 

ROHM Semiconductor 最近推出了 BM1390GLV 气压传感器。新器件是一种 MEMS 压阻传感器，防水等级为 IPX8，适用于家用电器、工业设备和紧凑型物联网设备。 

这种常见的传感器有何独特之处？ 

MEMS 压阻式压力传感器如何工作？

首先，简要回顾一下 BM1390GLV 的基本原理可能会有所帮助：压阻效应。这种效应是指材料的电阻响应于外部机械力而发生的变化。半导体的压阻效应比金属要明显得多。

如下所示，压阻式压力传感器通过将压阻式传感元件连接到柔性膜片上来创建惠斯通电桥。 

压阻式压力传感器创建惠斯通电桥。图片由ROHM 提供

在压力的影响下，隔膜发生偏转，从而改变压阻元件的电阻。电阻的变化会产生一个与电桥输出端施加的压力成正比的电压信号。

当今的传感器通常具有内置电子设备，可在将电桥输出信号传送到信号调节链中的下一个环节之前进一步处理该信号。  

MEMS：一项关键的使能技术

许多传感器，包括压力传感器，都依赖于系统中的可移动部件。MEMS（微机电系统的简称）是使硅芯片上靠近信号调节电子设备的可移动部件成为可能的关键技术。

下图显示了如何使用该技术在硅芯片上创建微型质量阻尼弹簧系统以实现加速度计传感器。 

CMOS MEMS 加速度计的扫描电子显微照片 (SEM)。图片由K. Zhang 提供

事实上，微制造技术的巨大进步使当今许多小型低成本传感器成为可能。例如，ROHM基于 MEMS 技术的新型压力传感器采用紧凑的 2.0 mm × 2.0 mm × 1.0 mm 封装。 

防水性能

下图对比了 BM1390GLV 与传统设计。

BM1390GLV 结构与同类产品相比，图片由ROHM 提供

BM1390GLV 中采用的 MEMS 和控制电路可能与其他类似产品没有太大区别；然而，新传感器采用专有结构和特殊的防水凝胶，使其适用于需要防水性能的工业设备和家用电器。

BM1390GLV 采用IPX8 级防水封装— 最高防水等级。 

内置温度补偿

应变计的特性随温度而变化，因此需要温度补偿来提高压阻式压力传感器的精度，尤其是当设备要在广泛的温度范围内使用时。

根据 ROHM 的说法，BM1390GLV 采用专有的温度补偿算法来最大限度地减少温度引起的误差。

下图比较了新传感器与其他同类产品的性能。

BM1390GLV 与同类产品的性能对比。图片由ROHM 提供

该公司声称新传感器（上面的红色曲线）优于具有内部温度补偿（蓝色曲线）的同类产品以及那些消除外部 MCU 误差的解决方案（绿色曲线）。另请注意，由于温度校准不需要外部 MCU，因此新器件可以提供较低的设计复杂性。 

承受压力

BM1390GLV 使用陶瓷封装，最大限度地减少了安装应力的误差。下图显示了用于新传感器的陶瓷封装和传统传感器中常用的树脂封装的应力模拟。

陶瓷封装与树脂封装的应力模拟。图片由ROHM 提供

采用更坚固的封装消除了设计人员在使用树脂产品时面临的布局限制，因此提供了更大的设计灵活性。

气压传感器的应用

气压传感器测量绝对气压。除了传统的天气预报应用外，这些传感器还可用于智能手机的导航。由于气压随海拔升高而降低，因此来自高分辨率气压传感器的信息可用于确定海拔高度。

BM1390GLV典型应用电路及框图。图片由ROHM 提供

可用于辅助卫星导航或用于汽车发动机

在丢失卫星信号的情况下。航位推算通过估计行进的方向和距离来计算一个人的位置。在某些情况下，气压传感器可以区分小至一步高度的高度变化。 

这些传感器适用于跟踪健身活动和识别手势。气压传感器还用于汽车发动机，以在不同海拔高度行驶时实现最佳效率。 

新型 BM1390GLV 气压传感器的用例。图片由ROHM 提供

ROHM的新型传感器主要针对家用电器，如电饭煲和吸尘器；需要防水性能的工业设备；在户外运行的小型物联网设备；和无人机。