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第一章 MEMS概論

1.1 MEMS的定義

微電子機(jī)械系統(tǒng)(micro electro mechanical systems, MEMS)技術(shù)是建立在微米/納米技術(shù)(micro/nano technology)基礎(chǔ)上的前沿技術(shù),是指對微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。MEMS是微機(jī)械(微米/納米級)與集成電路(integrated circuit, IC)集成的微系統(tǒng),是一種具有智能的微系統(tǒng)。MEMS就是對系統(tǒng)級芯片的進(jìn)一步集成,我們幾乎可以在單個芯片上集成任何東西,像機(jī)械構(gòu)件、驅(qū)動部件、光學(xué)系統(tǒng)、發(fā)音系統(tǒng)、化學(xué)分析、無線系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)、電控系統(tǒng)集成為一個整體單元的微型系統(tǒng)。因此,MEMS技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)。

微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令,還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動。它既可以根據(jù)電路信號的指令控制執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動,也可以利用傳感器探測或接受外部信號。傳感器將轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)電路處理,再由執(zhí)行器變?yōu)闄C(jī)械信號,完成執(zhí)行命令的操作。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)相結(jié)合的制造工藝,實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械裝置的融合,制造出各種性能優(yōu)異、價(jià)格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動器、信號處理和控制電路、接口電路和微系統(tǒng)。

MEMS用于傳統(tǒng)大尺寸系統(tǒng)所不能完成的任務(wù),也可以把獨(dú)立的微傳感器和微執(zhí)行器直接嵌入到大尺寸系統(tǒng)中。習(xí)慣上依據(jù)機(jī)械器件結(jié)構(gòu)的尺寸,將特征尺寸在1 μm~1mm范圍內(nèi)的機(jī)械稱為微型機(jī)械,特征尺寸在1nm~1μm的機(jī)械稱為納米機(jī)械。由這些微機(jī)械所構(gòu)成的機(jī)電系統(tǒng)稱為微納機(jī)電系統(tǒng)。

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