微機電系統（MEMS）技術是通過使用先進的微制造技術將機械器件、傳感器和電子組件部署在單個硅基板上而實現。如今，這些技術已經逐漸取代了汽車市場各種車型使用的大部分傳感裝置，并帶來系統在降低成本、持續(xù)可靠性（由于固有的穩(wěn)健性）、空間利用（由于其緊湊的尺寸）以及工作性能等方面相當大的設計優(yōu)勢。
一般而言，汽車中使用的MEMS傳感器可分為四類：
加速度計和陀螺儀。
用于測量流量和壓力的傳感器。
用于車載應用的傳感器，包括可改善和監(jiān)控道路視覺的紅外傳感器，進行車內溫度和空氣質量測量的傳感器，以及用于平視顯示器的微型掃描儀等。
用于汽車雷達的射頻傳感器。
圖1：汽車傳感器的圖解。
在汽車系統中，通過MEMS傳感器可以得到影響汽車運行的許多關鍵參數，并能夠創(chuàng)建較為廣泛的控制解決方案。MEMS傳感器可應用于安全氣囊、防抱死制動系統（ABS）和電子穩(wěn)定程序（ESP）控制系統、電子控制懸架系統以及眾多的駕駛輔助功能。
特別針對汽車應用，應該注意的是當代汽車在復雜性方面已經有了很大的提高，包括集成數量越來越多的安全設備，降低油耗和抑制有害氣體的排放，提高駕駛舒適性等復雜功能。
加速度計和陀螺儀
加速度計的用途是測量以重力（G）為單位的加速度值。MEMS器件在具有高噪聲源的應用中能夠提供高精度。一些器件使用壓電（piezoelectric）效應來確定加速度值，這些器件包含微晶體結構，在有加速度力時產生應力，繼而產生相應的AC/DC電壓。在大多數情況下，設計工程師傾向于選擇電容式或熱微機電加速度計（thermal micro-electromechanical accelerometer）。但要為其應用選擇合適的加速度計，需要考慮幾個重要的變量，其中包括傳感器結構、諧振、可靠性、穩(wěn)定性、帶寬和功耗等等。
與加速度計不同，陀螺儀傳感器測量的是角速度，其單位是每秒度數（°/ s）或每秒轉數（rps），角速度僅僅是轉速的測量。在選擇陀螺儀時，必須考慮可靠性、工作溫度范圍以及對電磁干擾的潛在敏感性等等，由噪聲源引起的誤差可能會影響測量精度，并因此影響系統設計。
用于安全氣囊控制的碰撞傳感器是汽車系統中最經典的應用。它主要由MEMS慣性傳感器（加速度計和陀螺儀）組成，加速度計連續(xù)測量汽車的加速度，當該參數超過預定閾值時，微控制器單元（MCU）能夠計算出加速度的積分值，以確定是否發(fā)生了相當大的速度變化。安全氣囊中通常采用單/雙軸加速度傳感器，在某些設計中，也可以使用角速度傳感器。
STMicroelectronics的AIS1120SX/AIS2120SX 三軸加速度計具有高測量分辨率和低噪聲水平，能夠提供不同的工作模式以實現節(jié)省能源、系統喚醒等智能功能。這些高G加速度傳感器具有完整的信號幅度檢測范圍，以及擴展的工作溫度范圍（圖3），適用于汽車安全系統中的安全氣囊準確部署。意法半導體的產品組合還包括6軸iNEMO 系統，加速度計和陀螺儀傳感器都封裝在同一芯片內。
ADXRS910是ADI公司基于MEMS技術的陀螺儀，它專為汽車側翻檢測應用而設計。該器件包含一個內部溫度傳感器，用于補償失調和靈敏度性能，在- 40℃～+ 105℃的溫度范圍內具有非常高的穩(wěn)定性。該陀螺儀可提供±300°/s的完整范圍，可通過SPI通信（最高10MHz）進行數據讀取。它采用SOIC封裝，工作電壓為3.3V和5V，工作電流小于20mA（見圖4）。
壓力和超聲波
在汽車系統中，存在不同類型的流體（燃料，發(fā)動機油，冷卻劑，清洗液等），這些流體需要使用非侵入性且安全可靠的方法監(jiān)測當前狀態(tài)或消耗水平。Melexis的MLX90819 MEMS壓力傳感器采用標準5V電源供電，可用于精準確定各種應用中的流體壓力水平，其中包括監(jiān)控發(fā)動機機油、變速箱油和汽車燃油油位、空調系統的冷卻液，以及重型汽車制動器中的空氣壓力等等（見圖5）。
高頻超聲波人耳無法察覺到。在液位測量應用中，反射超聲波的單元漂浮在液體表面，傳感器安裝在容器底部，信號能夠連續(xù)傳輸。因此，通過測量聲波到達目標，被反射和返回所需的時間，即術語飛行時間（ToF），可以確定液位水平。為了提高超聲波傳感器的精度，通常引入溫度傳感器，以便能夠在溫度變化時精確地計算超聲波的速度。超聲波還可用于執(zhí)行流體速度的精確測量。用于汽車的SoC解決方案具有集成的模擬前端（AFE），可替代傳統的分立解決方案，在10mm至1m的范圍內，可以達到1mm級別的檢測精度。德州儀器（TI）的TDC1000是一款完全集成的AFE，用于汽車市場中的超聲波液位測量、流體/濃度識別和接近等應用。與MCU結合使用，可以構成完整的超聲波檢測解決方案。
結論
MEMS技術的許多最重要應用都是在要求更苛刻的汽車市場，這種技術能夠降低成本，并提高汽車性能。很明顯，基于MEMS的壓力傳感器、加速度計和其他器件對于提高道路行駛的安全性至關重要，并在即將到來的自動駕駛中起重要作用。