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微机电系统技术:新一代信息技术的突破

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。图3.232002—2012年消费类电子市场中MEMS加速度计的应收和出货量预测3.微传感器研究的现状与发展方向微机械压力传感器。图3.25微气敏传感器微机械温度传感器。

微机电系统技术:新一代信息技术的突破

1.MEMS技术简述

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是微机电系统的缩写。MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分,它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业,采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车生物医学环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业,就像近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样,MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪墨水喷嘴硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测,未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势,年平均增加率约为18%,因此对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。

2.MEMS技术的发展历史

图3.23所示为2002—2012年消费类电子应用市场中,MEMS加速度计的应收和出货量预测。

图3.23 2002—2012年消费类电子市场中MEMS加速度计的应收和出货量预测

3.微传感器研究的现状与发展方向

(1)微机械压力传感器。

(2)微加速度传感器。

(3)微机械陀螺仪。

(4)微流量传感器。

微流量传感器不仅外形尺寸小,能达到很低的测量量级,而且死区容量小,响应时间短,适合于微流体的精密测量和控制,如图3.24所示。(www.xing528.com)

图3.24 微流量传感器

(5)微气敏传感器。

气敏传感器的工作原理是声表面波器件的波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。图3.25所示即为微气敏传感器。

图3.25 微气敏传感器

(6)微机械温度传感器。

制造温度传感器的材料:导体、半导体、电介质、磁性材料等,其中半导体温度传感器具有体积小、灵敏度高、响应速度快、易于集成等特点,长期以来一直是温度传感器的首选。

温度传感器分类:根据工作方式的不同,半导体温度传感器分为接触式和非接触式两大类。

①接触式——主要通过检测热敏电阻的阻值变化或P-N结的结电压或结电容的改变来测量热源的温度。

②非接触式——利用红外辐射产生的光电效应检测环境温度变化。

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