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MEMS技术详解:从原理到应用全面解析

在科技飞速发展的今天,MEMS(微机电系统)作为一种新兴的微型系统,已经广泛应用于我们的日常生活中。MEMS器件的制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀、晶片键合等,它们在机械结构上还制备了电极,以便通过电子技术进行控制。
首先,让我们回顾一下MEMS技术的发展历程。1988年,加州大学伯克利分校成功研制出第一个可转动的MEMS马达。随后,1989年,美国桑迪亚国家实验室研制出第一个横向梳齿驱动器,使微机械结构可以在垂直于表面的方向移动。
经过30年的发展,MEMS器件已经渗透到我们的生活的方方面面。以下是一些常见的MEMS器件及其应用:
1. MEMS陀螺仪:MEMS陀螺仪在智能手机和平板电脑中得到了广泛应用。它可以实现转屏功能,使设备操作更加便捷。
2. 安全气囊:汽车安全气囊是保护乘客安全的必备装备。其中的MEMS器件可以迅速检测撞车事件,确保气囊在紧急情况下自动充气膨胀。
3. MEMS麦克风:MEMS麦克风体积小巧,灵敏度高,广泛应用于手机、电脑等设备中,提供高质量的音频体验。
4. MEMS投影仪:MEMS投影仪具有体积小、功耗低、图像质量好等特点,是教育、办公等领域的理想投影设备。
5. MEMS压力传感器:MEMS压力传感器广泛应用于汽车、医疗、工业等领域,可以实时监测压力变化,为用户提供准确的数据支持。
随着MEMS技术的不断发展,未来还将有更多创新的应用出现。例如,MEMS技术在生物医疗领域的应用将更加广泛,如MEMS微流控芯片、MEMS生物传感器等。此外,MEMS技术还可以用于环境监测智能家居等领域,为我们的生活带来更多便利。
总之,MEMS器件作为一种具有广泛应用前景的微型系统,正在逐渐改变我们的生活。随着技术的不断进步,我们有理由相信,MEMS器件将在未来发挥更加重要的作用,为我们创造更加美好的生活。

MEMS全称Micro Electromechanical System(微机电系统),是一种通常在硅晶圆上以IC工艺制备的微机电系统,微机械结构的制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀、晶片键合等,同时在机械结构上制备了电极,以便通过电子技术进行控制。

MEMS技术详解:从原理到应用全面解析

生活中有哪些MEMS器件?

第一个可转动的MEMS马达于1988年诞生于加州大学伯克利分校,如图1所示;之后于1989年,美国桑迪亚国家实验室研制了第一个横向梳齿驱动器,微机械结构可以在垂直于表面的方向移动。

图.1 加州大学伯克利分校研制的第一个可转动的MEMS马达

图.2 美国桑迪亚国家实验室研制的第一个横向梳齿驱动器

经过30年的发展,MEMS器件已经渗透于我们的生活之中。转屏是智能手机中的一项基本功能,如图.3所示,这项功能是通过MEMS陀螺仪来实现的。图.4展示了传统机械陀螺仪与MEMS陀螺仪的对比,后者比前者小得多,因而得以在智能手机和平板电脑中广泛应用。如图.5所示,出于安全考虑,气囊是汽车中的必备装备,它们会在发生撞车时自动充气膨胀,保护乘客的安全。安全气囊对撞车事件的迅速检测得益于其中的MEMS器件,图.6展示了MEMS加速度计的芯片结构。用于传感检测的MEMS芯片和用于控制的IC芯片通常混合集成在一个壳体里面。此外,MEMS技术在生活中的其他应用包括MEMS麦克风、MEMS投影仪、MEMS压力传感器,等等。

图.3 MEMS陀螺仪在智能手机中的应用—转屏功能

 

图.4 传统的机械陀螺仪(左)与MEMS陀螺仪(右)

图.5 汽车中的安全气囊(内有MEMS器件)   

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