MEMS
微电子机械系统MEMS概述
微电子机械系统MEMS概述微电子机械系统（Micro-electromechanical Systems, MEMS）是一种将电子技术与机械工程相结合的技术领域，通过制造微尺度的电子器件和机械系统，可以实现微小化、集成化和高性能的微型设备。
MEMS用于制造传感器、执行器和微操纵系统等微型装置，已经广泛应用于通信、汽车、医疗、军事和消费电子等领域。
MEMS的核心技术包括微纳加工技术、传感器技术和微机电系统技术。
微纳加工技术是MEMS制造的基础，主要包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀、扩散和薄膜技术等。
这些技术可以制造出微米甚至纳米级别的微型结构和器件。
传感器技术是MEMS的重要应用领域之一，利用微型传感器可以实现对温度、压力、流量、位移、加速度和姿态等物理量的检测和测量。
而微机电系统技术则是将传感器和执行器等微型装置集成在一起，实现自动化控制和微操纵的功能。
MEMS具有以下几个显著的特点：微小化、集成化、多功能和低成本。
微小化可以实现高密度的集成和高灵敏度的检测，同时降低设备的功耗和重量。
而集成化可以将多个功能模块集成在一个芯片上，提高了系统性能和可靠性，同时减少了系统的体积和重量。
多功能则是指MEMS可以同时实现多种功能，如传感、处理和控制等。
此外，由于MEMS采用的是集成化的制造工艺，可以大规模制造，降低了生产成本，为大规模应用提供了可能。
MEMS在各个领域的应用也越来越广泛。
在通信领域，MEMS技术可以制造微型光机械开关，用于光通信网络的光信号调控和光路径选择。
在汽车领域，MEMS技术可以制造出压力传感器、加速度传感器和姿态传感器等，用于车辆的安全控制系统和车载导航系统。
在医疗领域，MEMS技术可以制造出微型生物传感器，用于检测体内的生物信号，如血压、血氧和葡萄糖等。
在军事领域，MEMS技术可以制造微型化的惯性导航系统和气体传感器，应用于导弹制导系统和化学生物探测等。
在消费电子领域，MEMS技术可以制造微型微镜头和投影显示器，应用于智能手机、平板电脑和智能手表等。
MEMS介绍
MEMS陀螺仪
Contents
1.MEMS的介绍
2.陀螺仪的介绍
3.MEMS陀螺仪的介绍
4.MEMS陀螺仪在iPhone4中应用
5. MEMS陀螺仪的现状
一 MEMS的介绍与应用
1.MEMS简介
MEMS（Microelectromechanical Systems） 是指集微型传感器、执行器以及信号 处理和控制电路、接口电路、 通信和电源于一体的微型机电系统。 MEMS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。
三 MEMS陀螺仪的介绍
• 1.MEMS陀螺仪（gyroscope）
• 陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴运动的角速， 是补充MEMS加速计功能的理想技术。组合使用 加速计和陀螺仪这两种传感器，可以跟踪并捕捉 三维空间的完整运动，为用户提供现场感更强的 用户使用体、精确的导航系统以及其它功能。 • 工作原理： MEMS陀螺仪是利用科里奥利力，即 旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。
五 MEMS陀螺仪的现状
• 虽然手机汽车方面可能用到，但毕竟是高端产品才有， 所以MEMS陀螺仪在我们的生活中并不常见，也不熟悉 。 • 据了解，这种传感器的核心技术还是被外国垄，我们国 家的技术不发达。如果外国的军事武器都装备这种传感 器，可能是对中国的军事力量一种沉重的打击，在以科 技技术是第一生产力也是综合国力的第一体现的环境， 努力提高科技技术是很必要的。
• 三轴陀螺仪
三轴陀螺仪MEMS结构。从左到右分 别是X, Y和Z轴，它们设计在一个晶片 上，同时用微机械技术加工出来。
MEMS原理解读
什么是MEMS？
• MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微 电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳 米技术（micro/nanotechnology）基础上的21世纪前沿技术， 是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技 术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一 个整体单元的微型系统。这种 微电子机械系统不仅能够采集、 处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据 外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体 微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造 工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行 器、驱动器和微系统。 微电子机械系统（MEMS）是近年来发 展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活 产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生 物、材料等多学科。
Materials for MEMS Manufacturing
• Silicon • Polymers [ˈpɔlimə] • Metals
MEMS Basic Processes
• This chart is not complete:
Basic Process
Deposition
Patterning
MEMS description
• MEMS technology can be implemented using a number of different materials and manufacturing techniques; the choice of which will depend on the device being created and the market sector in which it has to operate.
MEMS微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)
MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。
MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。
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，就象近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、墨水喷咀和硬盘驱动头等。
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。
MEMS是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，其厚度就更加微小。
采用以硅为主的材料，电气性能优良，硅材料的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度与铝类似，热传导率接近钼和钨。
采用与集成电路（IC）类似的生成技术，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
mems的主要构成
mems的主要构成MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种集成了微电子技术、微机械技术和微加工技术的微型化系统。
它由微小的电子元件和机械元件组成，通常包括以下主要构成部分：1. 传感器（Sensors）： MEMS中的传感器是用于检测、测量和感知环境变量的部件。
常见的MEMS传感器包括加速度计、陀螺仪、压力传感器、温度传感器等。
这些传感器可以将物理量转换为电信号，用于监测和控制。
2. 执行器（Actuators）：执行器是MEMS系统中的动态元件，用于响应传感器的信息并执行相应的动作。
例如，微型电机、微型阀门和微型振动器等。
执行器通过电信号、热能或其他形式的能量输入，产生机械运动或其他控制行为。
3. 微处理器（Microprocessor）：微处理器是MEMS系统的智能部分，用于处理和分析传感器采集的数据，并根据需要控制执行器。
微处理器通常集成在MEMS芯片中，使得MEMS能够实现更为复杂的功能。
4. 微机械结构（Micro-Mechanical Structures）：MEMS的微机械结构是由微小的机械元件组成的，例如梁、弹簧、振膜等。
这些结构通过微加工技术制造，并在MEMS设备中执行特定的机械功能。
5. 封装和封装材料：MEMS芯片通常需要封装以保护其内部结构，同时提供连接和通信的接口。
封装材料必须对外部环境具有适当的耐受性，并保障MEMS内部的稳定性。
6. 通信接口：对于需要与外部系统通信的MEMS设备，通信接口是必不可少的。
这可能涉及标准的数字通信协议，例如I2C、SPI 或UART等，以及无线通信技术，如蓝牙或射频识别（RFID）等。
MEMS技术的发展使得微小尺寸的机电系统得以实现，从而为传感器、执行器和控制器的集成提供了可能。
这种集成化的设计使得MEMS能够在广泛的应用领域发挥作用，包括汽车、医疗、通信、消费电子等。
微机电系统MEMS简介
陀螺仪
总结词
用于测量或维持方向的传感器
详细描述
陀螺仪是一种基于角动量守恒原理的传感器，用于测量或维持方向。它通过测量物体旋转轴的方向变 化来工作，通常由高速旋转的陀螺仪转子组成。陀螺仪广泛应用于导航、姿态控制、游戏控制等领域 ，如智能手机、无人机和导弹制导系统等。
压力传感器
总结词
用于测量流体或气体压力的传感器
MEMS市场应用领域
消费电子
汽车电子
医疗健康
工业自动化
MEMS传感器在消费电子产品 中的应用广泛，如智能手机、 平板电脑、可穿戴设备等。这 些设备中的传感器用于运动检 测、加速度计、陀螺仪、气压 计等。
随着汽车智能化的发展， MEMS传感器在汽车领域的应 用也越来越广泛，如车辆稳定 性控制、安全气囊、发动机控 制等。
MEMS材料
单晶硅
单晶硅是MEMS制造中最常用的材料 之一，具有高强度、高刚度和良好的 化学稳定性。
多晶硅
多晶硅在MEMS制造中常用于制造柔 性结构，具有较好的塑性和韧性。
玻璃
玻璃在MEMS制造中常用于制造光学 器件，具有较高的透光性和稳定性。
聚合物
聚合物在MEMS制造中常用于制造生 物传感器和柔性器件，具有较好的生 物相容性和可塑性。
集成化
未来的MEMS系统将更加集 成化，能够将多个MEMS器 件集成在一个芯片上，实现 更高效、更低成本的应用。
03
CATALOGUE
MEMS传感器与器件
加速度传感器
总结词
用于测量 物体运动状态的传感器
详细描述
加速度传感器是一种常用的MEMS传感器，主要用于测量物体运动状态的加速度。它通常由质量块和弹性支撑结 构组成，通过测量质量块因加速度产生的惯性力来计算加速度值。加速度传感器广泛应用于汽车安全气囊系统、 手机和平板电脑的姿态控制、运动检测等领域。
mems微机电系统名词解释
mems微机电系统名词解释MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是一种集成微型机械、电子与传感器功能于一身的微型设备。
它结合了传统的机械制造技术、半导体工艺和微纳米技术，将微型机械部件、传感器、电子电路以及微纳加工技术集成在一个晶圆上，以实现微型化、多功能化和集成化的目标。
以下是一些与MEMS相关的名词解释：1. 传感器（Sensor）：一种能够感知并转换外部物理量、化学量或生物量的设备，可以将感应到的物理量转化为电信号。
2. 执行器（Actuator）：一种能够接收电信号并将其转化为相应的机械运动的设备，用来实现对外界的控制或作用。
3. 微型机械（Micro-Mechanical）：指尺寸在微米或纳米级别的机械部件，由微细加工技术制造而成，具有微小、精确和高效的特点。
4. 纳米技术（Nanotechnology）：一种研究和应用物质在纳米尺度下的特性、制备和操作的技术，常用于MEMS器件的加工制造。
5. 惯性传感器（Inertial Sensor）：一种基于测量物体运动状态和变化的MEMS传感器，如加速度计和陀螺仪。
6. 压力传感器（Pressure Sensor）：一种可以测量气体或液体压力的MEMS传感器，常用于汽车、医疗、工业等领域。
7. 加速度计（Accelerometer）：一种测量物体在空间中加速度的MEMS传感器，常用于移动设备、运动检测等应用。
8. 微镜（Micro-Mirror）：一种利用MEMS技术制造的微型反射镜，通常用于显示、成像和光学通信等应用。
9. 微流体器件（Microfluidic Device）：一种用于实现微小流体控制的MEMS器件，常用于生化分析、药物传递和微生物学研究等领域。
10. 无线传感器网络（Wireless Sensor Network）：一种由多个分布式的MEMS传感器节点组成的网络系统，可以实现对环境信息的实时采集、处理和通信。
mems
集成化MEMS可以把不同功能、不同敏感方向或制动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列和微执行器阵列。甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出高可靠性和稳定性的微型机电系统。
方便扩展 由于MEMS技术采用模块设计，因此设备运营商在增加系统容量时只需要直接增加器件/系统数量，而不需要预先计算所需要的器件/系统数，这对于运营商是非常方便的。
微型化 MEMS器件体积小，重量轻，耗能低，惯性小，谐振频率高，响应时间短。MEMS系统与一般的机械系统相比，不仅体积缩小，而且在力学原理和运动学原理，材料特性、加工、测量和控制等方面都将发生变化。在MEMS系统中，所有的几何变形是如此之小(分子级)，以至于结构内应力与应变之间的线性关系(虎克定律)已不存在。MEMS器件中摩擦表面的摩擦力主要是由于表面之间的分子相互作用力引起的，而不是由于载荷压力引起。MEMS器件以硅为主要材料。硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当。密度类似于铝，热传导率接近铜和钨，因此MEMS器件机械电气lectro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。 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基本常识
一、MEMS基本常识1、MEMS的特征尺寸范围1um~1mm2、MEMS的本质特征——小型化、微电子集成、批量制造3、摩尔定律——集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小根号2倍4、Accelerometer(加速度计)；Near field microscopy(近场显微镜)；Resonant sensor(谐振传感器)5、MEMS技术的构成：微制造、微器件和微系统6、半导体中两种自由载流子：电子和空穴7、单晶硅单位晶体中原子总数：188、单晶硅常用于MEMS衬底材料，其应用普遍性主要的原因是什么？它的力学性能稳定，并且可被集成到相同衬底的电子器件上。
硅几乎是理想的结构材料。
它的熔点为1400摄氏度。
它的热膨胀系数比钢小八倍。
最重要的是，硅在事实上没有迟滞，因此是理想的传感器和致动器的理想候选材料。
9、MEMS中的核心元件一般包括哪两个部分：传感器和信号传输单元10、就微系统而言，化学性能最稳定的材料是碳化硅；最便宜的热和电绝缘材料是二氧化硅11、哥氏效应、Sagnac效应：哥氏效应：质点作圆周运动的同时也作径向运动或圆周运动时，会产生一个分别垂直于这两轴方向的作用力，叫做哥氏力。
哥氏力的大小为F=2mwuSagnac效应：将同一光源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个旋转环路内沿相反方向循环行一周后会合，产生相位差发生干涉。
二、微传感器与微执行器1、传感器的基本工作原理是：将一种能量信号转换为另一种能量信号；执行器的基本工作原理是：通过机电转换结构将电学控制信号转化为机械动作。
2、传感器中力-电转换机理通常有压阻式、电容式、谐振式、隧道式、压电式3、测量微压力传感器中薄膜的变形方法：电子方法4、微传感器按传感机理分：压阻、压电、隧道、电容、谐振、热对流；按物理参数分类：力(加速度/压力/声)、热（热电偶/热阻）、光（光电类）、电磁（磁强计）、化学和生物医学（血糖/电容化学/化学机械）5、利用半导体光电导效应可制成光敏电阻，其基本原理是：辐射时半导体材料中的电荷载流子（包括电子和空穴）的增殖使其电阻率发生变化6、隧道电流敏感原理：在距离十分接近的隧道探针与电极之间加一个偏置电压，当针尖和电极之间的距离接近纳米量级时，电子就会穿过两者之间的势垒，形成隧道电流。
mems是什么意思
mems是什么意思mems 是英文 micromechanical systems 的缩写，中文含义为“微机电系统”。
这种新型的传感器技术在不久的将来必然会广泛地应用于人类生活中的各个方面，引起科学技术乃至社会经济的深刻变革。
可以说 mems 技术正迅速发展并日趋完善，大有取代电子技术之势。
而其产品更是五花八门，包罗万象。
微机电系统是一个集成度很高的系统，由数量众多且功能各异的零件构成。
每个零件都具备自己独特的功能，但又相互协调工作，从而实现整体性能最优化。
因此，对微机电系统的研究，既要求有丰富的理论知识，也需要精湛的制造工艺。
微机电系统通常是指那些尺寸较小（几毫米到十几微米），重量轻，可靠性好，使用寿命长，价格低廉，便于批量生产等优点的机械系统。
它们已被广泛应用于国民经济各领域，如医疗仪器设备、汽车、家用电器、航空航天、兵器、船舶、计算机及办公自动化设备等。
其主要技术内容有：加工与装配、信号处理、电源、传感器、驱动控制等。
随着科学技术的飞速发展，mems 技术已进入了许多新兴领域，在诸多领域显示出巨大的潜力和美好的前景。
例如：利用微机电系统制造的新颖医疗器械，不仅可以减少患者痛苦，还可避免手术后感染，或促进伤口愈合；利用微机电系统开发的新型超声探头，可使诊断范围扩大10倍左右；用微机电系统制造的智能型假肢，可帮助截肢者重新站立，甚至恢复正常生活。
它由三部分组成：执行器、传感器和检测器。
它们均采用硅材料，以降低成本。
另外，执行器还采用了光纤传输技术，把传感器的反馈信息直接送给计算机，以提高测试精度。
mems 的关键技术之一就是如何选择适当的元件，使它们能够结合得足够紧密，达到预期效果。
近几年来，人们已开始注意开发基于微机电系统的高灵敏度传感器。
例如： mems 技术所开发的光电传感器，能够在很窄的波段上实现高度的非线性响应，因而可获得极佳的光谱分辨率。
在目前，国际上已开发出的各种光电传感器中，光纤光栅传感器无疑是最受瞩目的一种。
mems概念 -回复
mems概念-回复“mems概念”是指微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的缩写，是一种将微观尺度的电子技术、机械工程和传感器技术相结合的技术及应用领域。
本文将分为以下几个部分对“mems概念”进行详细介绍。
第一部分：mems的概述Micro-Electro-Mechanical Systems（MEMS），又称为微机电系统，是一种集成微小电子器件、机械结构以及传感器等元件于一体的技术。
其工作原理是利用半导体制造工艺和微纳米加工技术，将微小尺寸的机械系统与电子系统结合在一起，形成了一个具有自主感知、控制和执行功能的系统。
第二部分：mems的组成和原理mems由微小的机械结构、电子元件、传感器和通信接口等组成。
其中，微小的机械结构包括微机械臂、微机械电机、微弹簧等，它们通过微纳米加工技术制造而成。
电子元件包括处理器、存储器、电源等，用于控制微机械系统的运动和执行功能。
传感器用于感知外界的物理和化学变量，例如温度、压力、光线等。
通信接口用于与外界进行数据交互和通信。
mems的工作原理是通过电子和机械之间的相互作用，实现信号的感知、控制和执行。
当外界物理或化学变量改变时，传感器将信号转换为电信号，并通过通信接口传输给处理器。
处理器根据接收到的信号，计算出相应的控制信号，并送达给微机械系统。
微机械系统根据控制信号进行运动和执行相应的功能。
第三部分：mems的应用领域mems技术具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 传感器：mems传感器广泛应用于汽车、智能手机、医疗设备等各种领域，用于测量和感知环境中的物理和化学参数，例如温度、压力、加速度等。
2. 生物医学：mems在生物医学领域被用于制造微型药物输送系统、生物传感器和微型手术工具，为医学诊断和治疗提供了新的手段和工具。
3. 光学：mems技术在光学领域用于制造微型光学元件，例如显示器中使用的微型投影仪和光学陀螺仪。
MEMS技术
MEMS技术
三、MEMS微传感器的研究现状与发展方向
MEMS未来的发展趋势为微细化、集成化、多元化与产业化四方面。
1．微机械压力传感器
分类：压阻式和电容式两类。 结构：圆形、方形、矩形、E形等多种结构。
发展方向:
1）智能化
2）低量程
3）拓宽温度范围
4）开发谐振式微机械压力传感器
2．微加速度传感器
分类：压阻式、电容式、力平衡式和谐振式。
第二轮商业化出现在20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术的 兴起。
第三轮商业化可以说出现于世纪之交，微光学器件通过全光开关及 相关机器而成为光纤通信的补充。
目前MEMS产业呈现的新趋势是产品应用的扩展，其开始向工业、 医疗、测试仪器等新领域扩张。推动第四轮商业化的其他应用包括一 些面向射频无源元件、在硅片上制作的音频、生物和神经元探针，以 及所谓的“片上实验室”，生化药品开发系统和微型药品输送系统的 静态和移动器件。
图4-14 微气敏传感器
MEMS技术
6．微机械温度传感器
微机械传感器与传统的传感器相比，具有体积小、重量轻的特 点，其固有热容量仅为10-8～10-15J/K，使其在温度测量方面具 有传统温度传感器不可比拟的优势。
物联网
MEMS技术
图4-13 质量流量传感器
MEMS技术
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。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表 面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气 体相互作用（化学作用、生物作用或物理吸附），使得气敏薄膜的 膜层质量和导电率发生变化，引起 压电晶体的声表面波频发生 漂移；气体浓度不同，膜层 质量和导电率变化程度亦 不同，即引起声表面 波频率的变化也不 同。通过测量声表 面波频率的变化就 可以准确地反映气 体浓度的变化。
压力传感器MEMS简介
MEMS制造工艺较为复杂，生产成本 较高，且良品率有待提高。
04
压力传感器MEMS的应用实例
汽车行业应用
总结词
压力传感器MEMS在汽车行业中应用广泛，主要用于 监测发动机、气瓶压力、进气压力等，提高汽车性能 和安全性。
MEMS器件
基于MEMS技术制造的微型传感器、执行器、微电子器件等 。
MEMS发展历程
1950年代
微电子技术起步，集成电路出 现。
1980年代
MEMS技术诞生，出现第一批 商业化的MEMS产品。
1990年代
MEMS技术进入快速发展阶段 ，应用领域不断扩大。
21世纪
MEMS技术逐渐成熟，成为许 多领域的关键技术之一。
压力传感器MEMS的基本原理是利用压力敏感元件将压力信 号转换为电信号，再通过电路处理和数字化技术进行信号的 传输、存储、显示和控制等操作。
压力传感器MEMS的种类
根据敏感元件材料的不同，压力传感器MEMS可以分为硅基MEMS和陶瓷MEMS两 类。
硅基MEMS通常采用单晶硅、多晶硅或SOI（硅-二氧化硅-硅）材料制作，具有较高 的灵敏度和可靠性。
工业自动化应用
总结词
在工业自动化领域，压力传感器MEMS主要用于流体 控制、过程监控、环境监测等，提高生产效率和产品 质量。
详细描述
工业自动化是现代制造业的重要组成部分，对生产效率 和产品质量的要求越来越高。压力传感器MEMS作为 一种重要的工业自动化元件，广泛应用于流体控制、过 程监控、环境监测等领域。它们能够实时监测各种流体 介质的压力变化，为控制系统提供准确的数据反馈，确 保生产过程的稳定性和可靠性。同时，压力传感器 MEMS还可以用于环境监测，如空气质量、气体泄漏 等，提高工业生产的安全性和环保性。
MEMS
1．MEMS工艺与微电子工艺技术有哪些区别:MEMS，即微电子机械系统，可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。
而微电子工艺是包含在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统。
MEMS不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。
而微电子主要是二维结构，它由单晶硅片、硅化合物及塑料构成，主要传输电流以实现特定的电路功能。
相对于微电子，微系统设计要面向大量的各种各样的功能，微电子仅限定于电子功能设计。
集成电路主要是两维结构，被限制在硅芯片表面。
然而大部分微系统包括复杂的三位几何图形，微系统的目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。
微电子已步入工艺的成熟阶段，具有规范的工业标准、加工技术和制造技术，建立了相当完善的封装技术，而微系统与之相比还有非常大的距离，因为微系统结构和功能目标的极大多样性，它的封装在目前事实上还处于萌芽时期。
2.列举几种你所知道的MEMS器件,并简述其用途MEMS麦克风：MEMS麦克风可以采用表贴工艺进行制造，能够承受很高的回流焊温度，容易与CMOS 工艺及其它音频电路相集成，并具有改进的噪声消除性能与良好的RF及EMI抑制性能。
这种硅麦克风信噪比(SNR)大于61dB，而目前蜂窝电话中最高质量的声音仅为55dB。
新的全向输入麦克风可提供数字输出或模拟输出，在100Hz到超过15kHz范围内具有良好的频率响应，而且封装尺寸与成本都能满足便携式电子产品制造商的设计要求，具有高保真音/视频回放、会议召集、TIA-920兼容VoIP、语音识别等功能。
除了更好的声音质量，超小型化及低功耗也是MEMS麦克风的主要优点。
英飞凌面向消费和计算机通信设备推出了新一代微型MEMS麦克风SMM310，其尺寸只有传统麦克风的一半，而功耗更低，采用1.5~3.3V电源的微型MEMS麦克风功耗只有ECM麦克风的大约三分之一(70μA)。
MEMS
1．什么是MEMS？有哪些应用，列举三种以上MEMS产品及其应用。
答：MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的缩写。
MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。
MEMS特点：微型化；集成化；多学科交叉产品：压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷嘴和硬盘驱动头等应用：2222①跟上发展步伐步程计。
它用于测量人行走时的速度或距离。
②让GPS更可靠：微加速度计。
在汽车安全气袋系统中，用于检测和监控前面和侧面的碰撞。
③为游戏应用提供更佳的控制能力：MEMS加速器。
在改善电子游戏的体验方面，改善控制盘和操纵杆的倾斜及运动敏感功能。
④微型医疗机器人：注入人体血管，进行测量、诊断以及做出相应的治疗。
⑤角速度计：用于车轮侧滑和打滚控制。
2．尺度效应的定义，在MEMS设计中如何利用尺度效应？答：尺度效应是指在微成形过程中，由于制品整体或局部尺寸的微小化引起的成形机理及材料变形规律表现出不同于传统成形过程的现象。
从微成形工艺系统角度出发,要分析微尺度效应的动态性和相关性；本构理论出发,要分析产生微尺度效应的原因。
MEMS中使用的材料结构为单晶体，在进行微观力学分析时，作为纯的单晶体，不考虑其内部的点缺陷，线缺陷和面缺陷的分布。
单晶硅的变形可用晶格理论来解释：在外力作用下，处于晶格格点位置上的原子偏起始所处的平衡位置，并在新的位置处于平衡。
由此计算该原子在外力作用下的位移。
3．湿法刻蚀和干法刻蚀的概念及其在MEMS中应用？答: 湿法刻蚀：将被腐蚀材料氧化，然后通过化学反应生成一种或多种氧化物再溶解。
这个过程有时在高温中以气相的形式完成刻蚀。
干法刻蚀：应用气态腐蚀介质，通过电场气态离子被加速到衬底上。
湿法刻蚀应用：砷化镓的湿法刻蚀；SiO2膜的湿法刻蚀；磷硅玻璃(PSG)湿法刻蚀；混合氧化物的湿法刻蚀；氮化硅的湿法刻蚀；多晶硅和半绝缘多晶硅的湿法刻蚀；硅化物薄膜的湿法刻蚀；金属薄膜的湿法刻蚀等。
MEMS简介
MEMS简介MEMS是Micro Electro Mechanical System的缩写，称为微机电系统或微系统。
MEMS所包含的器件尺寸在1微米到1毫米之间，这些MEMS器件通过封装或一次集成形成一个微系统，该系统主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分，尺寸介于毫米与厘米之间，我们可以通过MEMS系统微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。
MEMS是融合了硅微加工、LIGA和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。
它在微电子技术的基础上发展起来的，但又区别于微电子技术，包括感知外界信息(力、热、光、生、磁、化等)的传感器和控制对象的执行器，以及进行信号处理和控制的电路。
MEMS的显著特点是多种学科前沿技术高度综合、交叉和渗透，又为多种学科的发展服务，是国际公认的二十一世纪科技发展的前沿和基础。
它的主要特点是：⏹学科上的交叉综合：MEMS涉及力学、材料、电学、光学、热学、机械、生物、化学等学科，是这些学科前沿的综合。
⏹技术上的微型化、集成化、智能化。
⏹产品上的高功能密度，并能低成本的批量生产。
⏹应用上的高度广泛：MEMS的应用领域包括信息、生物、医疗、环保、电子、机械、航空、航天和军事等等。
它不仅可形成新的产业，还能通过产品的性能提高、成本降低，有力地改造传统产业。
MEMS技术的成功应用是建立在技术进步的基础上的，七十年代KOH腐蚀技术的进步，推动了体加工技术的发展，促进了压力传感器的大量研制、生产和应用，这可认为是MEMS发展的开端；八十年代后期发明的表面牺牲层技术，开发出硅微电机，使人们发现了采用微电子技术制备可大批量、低成本地制作包括可动部件在内的微系统加工手段，MEMS技术开始进入高速发展阶段；九十年代开发出的表面牺牲层技术，可与大规模集成电路技术协同制作，极大地推进了微加速度计的产业化进程，标志着MEMS技术开始走向成熟；近年来，国际上MEMS专利申请更是呈指数上升趋势，预计在未来几年，MEMS将进入产业快速发展阶段。
微电子机械系统MEMS概述
微电子机械系统MEMS概述微电子机械系统（MEMS）是一种集成在微型尺寸结构中的机械和电子元器件的技术。
MEMS技术将传感器、执行器和电子电路等一系列微型元器件集成在一起，形成一个完整的系统。
MEMS技术在多个领域中得到广泛应用，如医疗、汽车、航空航天、通信等，其特点是体积小、功耗低、响应速度快等优势。
MEMS技术的起源可以追溯到20世纪60年代，当时W. C. Hughes首次提出利用晶体管制作出微动力传感器。
在接下来的几十年里，MEMS技术得到了迅猛发展，其应用范围也不断扩大。
MEMS技术的核心是微加工技术，包括光刻、薄膜制备、干湿混合蚀刻等一系列工艺，这些工艺能够在微米尺度上加工出各种微结构。
MEMS技术的主要组成部分包括传感器和执行器。
传感器用于感知环境信息，如温度、压力、湿度等，同时还可以用于测量运动、加速度等。
传感器通常通过微加工技术在基片上制作出微结构，当受到外界刺激时，微结构会产生相应的变化，再通过电子电路进行信号放大和处理，最后输出所需的信息。
执行器则用于控制和操作外部物体，如驱动微机械臂的运动、控制液晶显示器的像素等。
执行器通常通过微加工技术制作出可移动的微结构，通过施加电压或电流，可以实现微结构的运动和控制。
MEMS技术的应用非常广泛。
其中最常见的应用是传感器。
MEMS传感器在汽车领域中被广泛应用，如车辆倾斜传感器、空气压力传感器、车速传感器等。
此外，MEMS传感器还在医疗领域用于血糖检测、体温监测、心率监测等。
MEMS技术还在通信领域得到广泛应用，如MEMS麦克风和扬声器用于手机、平板电脑等设备。
MEMS技术的发展还带来了一些新的应用，如微型投影仪、生物芯片、能量收集等。
微型投影仪可以将显示器的内容投影到墙壁或屏幕上，体积小、便携性好，适用于移动设备。
生物芯片结合了MEMS技术和生物学技术，可以实现对生物分子的检测和分析，可应用于基因测序、病原体检测等领域。
能量收集是指通过各种能量转换和收集技术，将环境中的能量转化为可用电能供应给MEMS系统，以减少对电池的依赖。
mems倾斜紫外光刻
mems倾斜紫外光刻好，今天咱们聊聊一个既高大上又充满技术感的东西——MEMS倾斜紫外光刻。
一听名字，是不是感觉像进入了某个高科技实验室，周围都是各种电子仪器和闪烁的光点？其实不然，咱们今天要聊的，虽然名字长，但其实背后讲的就是一种把微小电路制作到物体表面的方法，而且还是超精细、超精准的那种，听起来是不是有点像电影里外星人用的高科技？好啦，别想太多，我们慢慢来。
MEMS，全名叫微电子机械系统，是一种把微小的机械结构和电路集成在一起的技术。
就是把我们日常生活中常见的传感器、加速器、陀螺仪这些小玩意儿做得极其精细，像我们手机里面的加速度传感器就是其中的一部分。
想象一下，那些你没注意到的小小部件，其实都在默默地工作着，为你的手机、汽车、甚至飞行器提供着精准的信息和控制。
所以MEMS技术可真不简单，它关乎到很多高科技领域，甚至关乎你我的生活，虽然我们平时完全看不到它的身影，但它就像空气一样无处不在。
说到紫外光刻，它其实就是一种“印刷”技术，不过这次是用超精细的光束去刻画物体表面的图案。
你要知道，普通的光刻技术就像我们平常用的印刷机一样，主要是用可见光来印制各种图案，但紫外光刻就更厉害了，紫外光波长比可见光还短，所以能够做到更高的分辨率。
也就是说，紫外光刻能在微米级甚至更小的尺度上，做出精密的图案。
听起来是不是很酷？不过，这里可得说一个小秘密，紫外光刻并不是一个“简单”的技术。
别看它名字短短的，背后可得经过很多的努力和挑战，才能做到像今天这么精准高效。
紫外光的波长非常短，要想让它达到足够的精度，所需要的设备就得超级高级。
比如光源、掩膜版、光刻机……每一个环节都得精细到极致。
举个简单的例子，你想象一下做一个精致的蛋糕，如果用的工具不够锋利，蛋糕的花纹就做不出来，甚至还可能弄得一团糟。
光刻也是一样，想要做到细致入微，设备和技术上的要求都很高。
再说回MEMS倾斜紫外光刻，它就是结合了MEMS技术和紫外光刻的优势。
什么是MEMS
什么是MEMS
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是微机电系统的缩写。
MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，目前MEMS 加
工技术又被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等
实验室技术流程的芯片集成化。
组成部分
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。
影响
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，就象近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
喷咀和硬盘驱动头等。
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。
发展概述
MEMS 是一种全新的必须同时考虑多种物理场混合作用的研发领域，相对于
传统的机械，它们的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，甚至仅仅为几个微米，。
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MEMS传感器的特点
微型化 智能化 多功能 高集成度 适于大批量生产
造MEMS的技术， 更重要的是如何将MEMS技术与航空航天、 信息通信、生物化学、医疗、自动控制、 消费电子以及兵器等应用领域相结合，制 作出符合各领域要求的微传感器、微执行 器、微结构等MEMS器件与系统。 MEMS还用于大量声波双工器 （BulkAcousticWaveduplexer）与滤波 器、麦克风、MEMS自动聚焦致动器、压 力感测器、MEMS微微型投影仪，甚至 MEMS陀螺仪。
电阻式压力传感器
电容式压力传感器
电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片 上制造出横隔栅状，上下二根横隔栅成为 一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力 作用向下位移，改变了上下二根横隔栅的 间距，也就改变了板间电容量的大小，即 △压力=△电容量
电容式压力传感器
MEMS传感器在智能手机中的应 用
距离传感器 压力传感器 光线传感器 加速度传感器 声音传感器
电阻式压力传感器
目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力 传感器和硅电容式压力传感器，两者都是 在硅片上生成的微机械电子传感器。硅压 阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻 应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量 电路的，具有较高的测量精度、较低的功 耗，极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传 感器，如无压力变化，其输出为零，几乎 不耗电。
黎文鹏
目录
什么是MEMS传感器 MEMS传感器发展史 MEMS传感器的工作原理 MEMS传感器的特点 MEMS传感器的应用领域 MEMS传感器在智能手机中的应用
什么是MEMS传感器
MEMS（Micro-ElectroMechanical Systems），也 称为微机电系统/微机械/微 系统。它可分成几个独立的 功能单元，包括微结构元器 件、微传感器、微执行器和 微系统等。简单来说，其工 作原理是外部环境物理、化 学和生物等信号输入，通过 微传感器转换成电信号，经 过信号处理（模拟信号或数 字信号）后，由微执行器执 行动作，达到与外部环境 “互动”的功能。
MEMS传感器发展史
MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初，当时用大 型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。由于薄硅片振动膜在 压力下变形，会影响其表面的压敏电阻曲线，这种变化可以把压力转 换成电信号。后来的电路则包括电容感应移动质量加速计，用于触发 汽车安全气囊和定位陀螺仪。 第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术 的兴起。TI公司根据静电驱动斜微镜阵列推出了投影仪，而热式喷墨 打印头现在仍然大行其道。 第三轮商业化可以说出现于世纪之交，微光学器件通过全光开关 及相关器件而成为光纤通讯的补充。尽管该市场现在萧条，但微光学 器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。 目前MEMS产业呈现的新趋势是产品应用的扩展，其开始向工业、 医疗、测试仪器等新领域扩张。推动第四轮商业化的其它应用包括一 些面向射频无源元件、在硅片上制作的音频、生物和神经元探针，以 及所谓的'片上实验室'生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态 和移动器件。