1.4 MEMS技术的应用
MEMS技术从功能上来划分可分为MEMS传感器、MEMS执行器、射频MEMS（radio frequency MEMS, RF MEMS）器件、生物MEMS（bio MEMS）、微光机电系统（micro optical electro mechanical systems, MOEMS）等。
1.4.1 MEMS传感器的应用
MEMS传感器也称微型传感器，是微型集成化器件，是应用最广泛的MEMS器件。MEMS传感器一般是把信号处理电路和敏感单元集成制作在一个芯片上。这样传感器不仅能够感知被测参数，将其转换成方便度量的信号；而且能对所得到的信号进行分析、处理和识别、判断，因此形象地被称为智能传感器。按被测量来划分，通常可分为以下7类：
（1）压力传感器：绝对压力的传感器和计量压力的传感器。
（2）热学传感器：温度和热量传感器。
（3）力学传感器：力、压强、速度和加速度传感器。
（4）化学传感器：化学浓度、化学成分和反应率传感器。
（5）磁学传感器：磁场强度、磁通密度和磁化强度传感器。
（6）辐射传感器：电磁波强度传感器。
（7）电学传感器：电压、电流和电荷传感器。
MEMS型压力传感器可分为压阻式、电容式和压电式。压阻式传感器利用压阻效应来测量压力大小。所谓压阻效应是指材料（特别是半导体材料）受到应力作用时，电阻率发生明显变化的现象。
MEMS加速度计的类型很多，按信号检测方式可以分为电容式、压阻式和隧道电流式，电容式加速度计由于具有体积小、工艺简单、一致性好、温度漂移小等诸多优点，从而在众多领域得到了广泛应用。MEMS加速度计可用于测量弹药初射角和轨迹，进行智能化引信控制，缩小炸点散布，大幅度提高压制性兵器的武器效能；MEMS加速度计还可以用在弹道修正引信、侵彻自适应引信、常规弹道测试、导航定位系统中，进行弹道修正、提高射程，甚至制造出80～120km射程的制导火箭弹。高量程的加速度传感器在军事领域当中具有非常重要的应用价值，最典型的用途是应用在侵彻硬目标的“钻地”和“穿甲”弹的引信系统。日常见到的陀螺是孩子们的玩具，高速自转的陀螺具有保持其对称方向基本不变的特性，常用做航空和航天飞行器中的定向装置，这也是惯性MEMS的用途之一。MEMS陀螺是最新发展起来的一种微型陀螺，它是用来测量角速度的微型传感器。从结构来看，MEMS陀螺有绕行梁框架式、梳状音叉式、振动轮式和振动环式等；从驱动方式看，有静电驱动、电磁驱动、压电驱动等；从检测方式看，有电容检测、压阻检测、压电检测、光学检测等。我们熟知管乐、弦乐、钟声、鼓声都是利用谐振特性工作的，MEMS谐振式传感器是一种高精度的传感器，这种传感器输出的是频率信号，这种信号可作为准数字信号，可以不必进行A/D变换就进入数字电路系统，而且它没有压阻式传感器易受温度影响大的缺点，长距离传输也不易产生失真，所以传感器性能十分稳定，是当前研究的热点之一。除了上面介绍的几种典型MEMS传感器外，还有许许多多的MEMS传感器，如用于微观判断的MEMS触觉传感器（触觉包括接近觉、接触觉、压觉、力觉、滑觉等）、MEMS生物传感器、MEMS图像传感器、用于气象分析的微型气相色谱仪、可分析气体的种类和浓度的MEMS气敏传感器（电子鼻）、测量湿度的微型湿敏传感器、用于测量各种气体流量的微型气体流量传感器等。
1.4.2 射频MEMS器件的应用
射频MEMS器件表现出的性能指标，远远超过了传统的PIN管和GaAs器件所能达到的指标。RF MEMS开关、可变电容、电感，适用于DC-120GHz。MEMS微波传输线、高口值谐振器、滤波器、天线，适用于12～200GHz。利用声波谐振原理制成的薄膜体声波谐振器和滤波器，频率可达3GHz，Q值超过2000。利用机械悬臂梁的谐振原理制造的微机械谐振器和滤波器，频率在几百兆赫。MEMS开关通过在微波传输线上的可动结构实现微波信号的通断，可分为并联和串联两类。并联开关在几十飞法（fF）和几个皮法（pF）之间跳变实现微波信号的通断，并联开关只适于高频工作，在X波段以上隔离度才能满足要求，具有使用价值。串联开关通过中间悬浮的微带线的运动实现微波传输线的通断。串联开关低频端的隔离度较高。目前提高隔离度比较好的方案是采用BST[BaxSr（1-x）TiO3，钛酸锶钡，BST]，比采用氮化硅介质提高15dB以上。RF MEMS器件开关具有单刀单掷、单刀多掷等多种结构，可方便地制造成阵列。
RF MEMS器件可变电容通过静电力调节电容间隙或电容面积，调节系数能够达到20∶1以上，未加电压时的电容值可以从VHF频段时的几pF到X波段的0.1pF变化。RF MEMS器件可变电容的Q值能够达到20以上。和传统的pn结可变电容相比，在调节系数和Q值方面具有明显优势。同时MEMS可变电容的工作频段很宽，理论上的截止频率超过1000GHz。RF MEMS高Q值无源器件在单片微波集成电路设计中，高Q值的电感、电容、传输线是提高电路性能的重要因素。采用MEMS工艺可以降低器件的衬底损耗，提高Q值。对于电容和传输线来说，主要手段是将器件制造在介质薄膜上。采用RF MEMS器件技术可以制造高Q值谐振器，其优势在于可以实现单片集成。RF MEMS器件的集成，一种是和微电子电路集成，形成功能完备的子系统单元，如微波开关和升压电路，微波功放等可集成在一起作为手机的接收模块；另一种是各种RF MEMS器件和微波传输线集成所形成的基本功能单元。
数字移相器在军用相控阵雷达上应用时MEMS数字移相器的工作频段可以从几GHz直到数百GHz，主要集中在X波段和Ku波段。RF MEMS滤波器采用高Q值的MEMS电容、电感实现的单片滤波器，由于电容、电感的自振频率和Q值的提高，插入损耗和工作带宽有较大改善。采用MEMS电调可变电容，还能实现电调滤波器。RF MEMS压控振荡器采用MEMS电调可变电容可以实现压控振荡器（voltage-controlled oscillator, VCO），由于MEMS电容、电感可以实现较高的Q值，因此相应的VCO的相位噪声较低。变波束天线是将微波在传输线和空间之间转换的设备。采用RF-MEMS开关改变天线的频率和波束特性，可使MEMS技术直接在天线中得到应用。目前取得的成果主要体现在两个方面：① 获得简化结构的相控阵天线；② 获得可变频率、波束特性的天线，用一个天线体现多个天线的功能。
1.4.3 生物MEMS的应用
生物MEMS是指MEMS技术在生物学领域中应用的微制造技术。由于采用了微机械制造技术，Bio MEMS具有微米量级的特征尺寸，可以实现器件和系统的微型化，使生物医学的诊断和治疗可以快速、自动化、高通量、较小损伤地完成。Bio MEMS主要包括在生物体外进行生物医学诊断的微系统和在生物体内进行生物医学治疗的微系统。生物体外Bio MEMS研究是在生物体外进行生物医学诊断和治疗的微系统，研究主要包括生物芯片、生物传感器及相关微流体系统，是一个较广的研究领域，其中最具代表性的是生物芯片技术。
微型生物芯片是利用微细加工工艺，在厘米见方的硅片或玻璃等材料上集成样品预处理器、微反应器、微分离管道、微检测器等微型生物化学功能器件、电子器件和微流量器件的微型生物化学分析系统。与传统的分析仪器相比，微型生物化学分析系统除了体积小以外，还具有分析时间短、样品消耗少、能耗低、效率高等优点，可广泛用于临床、环境监测、工业实时控制。
芯片上的生物化学分析系统还使分析的并行处理成为可能，即同时分析数十种甚至上百种的样品，这将大大缩短基因测序过程，因而将成为人类基因组计划中重要的分析手段。生物体内微系统是指在生物体内进行生物医学诊断和治疗的微系统，研究内容主要包括植入治疗微系统、微型给药系统、精密外科工具、植入微器件、微型人工器官、微型成像器件等。这些微系统中融入了关键的MEMS技术，如微传感器、微驱动器、微泵、微阀、微针等，是一个极具挑战性的研究方向。利用MEMS制作的智能型外科器械可以减少手术风险和时间，缩短病人康复时间，降低治疗的费用。
Verimetra公司正在利用MEMS把现有手术器械转变成智能型手术器械，可用于多种场合，包括小手术、肿瘤、神经、牙科和胎儿心脏手术等。药物注入是生物医学MEMS另一个可能有巨幅增长潜力的领域，Microchipd公司正在开发的一种药物注入系统利用了硅片或聚合物微芯片，其上带有成千上万个微型储液囊，里面充满药物、试剂及其他药品。这些微芯片能够向人体注入药物，使止痛剂、荷尔蒙以及类固醇之类的注入方式发生革命性的变化。类似这样的生物医学新进展还将催生出新型器械，如便携式掌上型透析机等。将来人们可以在身上配备测量人体功能的MEMS传感器和驱动器，保证个人处于最佳健康状态，帮助保持积极生活方式，并提供自动的预防保健。Bio MEMS器件及系统现已成为MEMS技术应用市场中发展最快的领域，特别是在药物的发现和筛选、疾病诊断、生物信息遥测和基因检测分析等方面，Bio MEMS技术的批量生产能力更极大地降低了生物医学诊断和治疗的成本。
医学工业对于更小、更便宜的装置和测量装置的需求将保持增长的势头，这将建立一个更大的MEMS市场，MEMS产品在未来的医学市场将担任一个重要的角色。
1.4.4 光学MEMS的应用
在MEMS上再加上一个光信号，就是微光机电系统或者MOEMS，中文含义是微光学电子机械系统。MOEMS是一个光、机、电一体化的集成系统，复杂程度又提高了一级，MOEMS可以对光束进行发送、接收和精确控制光束。信息技术、光纤通信技术的发展，使MOEMS成为当前研究的热点，其应用遍及光通信、数据存储、自适应光学及光学传感等多个方面。利用MEMS技术制作的微型光器件具有插入损耗小，光路间相互串扰极低，对光的波长和偏振不敏感等特点，并且通常采用硅为主要材料，因此器件的光学、机械、电气性能优良。MOEMS能把各种MEMS结构与微光学器件、半导体激光器、光波导器件、光电检测器件等完整地集成在一起，正在成为一个重要的技术发展方向。
由于MOEMS具有重量轻、体积小、集成化、成本低等优点，因此它正在成为传统设备的更新换代产品，因而也具有广阔的应用市场。主要的应用方向包括光通信中的光开关、光衰减器、光滤波器、分光计和光栅、光显示、数据存储、自适应光学和光学传感中的加速度计、压力传感器等多个方面。MOEMS光开关具有成本低、体积小、寿命长、易集成、批量加工等优点，而且传输光的信号与协议无关，可应用于全光通信网的光交换、通道备份和保护等系统中，可用于军事保密通信和激光武器系统中激光束控制单元。
1999年初美国Sandia国家实验室研制成功的一种微保险系统，被称为“微守护者”，它是一种新型弹道子系统，用于核弹的安全引爆，可以大大改进核武器的保险系统。这个MOEMS是Sandia正在发展的先进光驱动微点火系统的一部分，其设计思想是光通过光纤进入一封闭空腔并在里面反射，此时不驱动武器，只有检测到特定的飞行加速度环境信息时（系统飞到目的地时），密封室内活动反射镜才把光能量反射到光电池（光电池提供启动微点火组件工作所需要的能量），只有在武器进入正确的解除保护环境后才能发生爆炸。数字微镜元件（digital mirror device, DMD）是由美国Tl公司开发的一种用于数字显示的光MEMS芯片。在静电力驱动下，可动驱动结构通过扭臂使反射镜面旋转。每个微反射镜都能将光线从两个方向反射出去。只要结合DMD以及适当光源和投影光学系统，反射镜就会把入射光反射进入或是离开投影镜头的透光孔。
MEMS微型F-P滤波器同半导体激光器集成，特别是同垂直腔面发射激光器集成，可以为波分复用技术提供多波长、可调谐发射光源。