感測器與微機電

壓力感測器(pressure sensor)

壓力感測器把空氣或液體的推力轉成電壓,而幾乎所有的做法,都是讓壓力去壓彎一片薄膜。想像一張鼓面、一側壓著一塊「空氣磚」:壓力越大,鼓面就越往內凹。在 MEMS 壓力感測器裡,這張鼓面是一片只有幾微米厚的矽膜片,被蝕得極薄,會因「外部壓力」與「內部密封參考腔」之間的壓差而明顯偏折。量它彎了多少,就量到了壓力——這就是讀胎壓、讓手機感測高度(高度每升高一公尺、氣壓約降 12 Pa)、告訴洗衣機滾筒裝了多滿的東西。

讀取方式主要有兩種。壓阻式(piezoresistive)在會彎曲的膜片裡擴散出微小電阻;彎曲使它們受應變、電阻改變,再由惠斯通電橋轉成乾淨的差動電壓。電容式(capacitive)則把膜片懸在固定平板上方一髮之距,偏折就改變電容——功耗更低、很適合氣壓計,但較不線性。最關鍵的規格是「參考基準」:絕對式對密封真空量測(用於高度/氣象)、錶壓式對當地大氣量測(用於胎壓,0 代表「與外界相同」)、差壓式量測兩個埠之間的壓差(用於氣流與醫療呼吸器)。

務必確認參考基準:同一片膜片,背後封的東西不同,就會讀出三種不同的「壓力」。

手機裡的「氣壓計」晶片,其實就是一顆微小的絕對壓力感測器——它靈敏到能偵測你爬了一層樓(約 0.4 hPa),這正是健身 App 能算樓層數的原因。但天氣會改變同一個基準線,所以它必須持續用 GPS 高度重新歸零,才能保持準確。

又称
pressure transducerbarometer (sensor)MEMS pressure sensor壓力傳感器