微传感器和微执行器
三种常见的MEMS微执行器的特点及原理
三种常见的MEMS微执行器的特点及原理摘要：微执行器是构成MEMS动力部分，是MEMS的操作和执行机构。
本文介绍了常用的电场力、磁场力和热效应驱动的三种驱动的MEMS微执行器特点及工作原理。
关键词：MEMS 微执行器工作原理1、背景微型机电系统，即MEMS（Micro Electric-Mechanical System）是指及微型传感器、执行器及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微电子机械系统。
MEMS是在微电子学科基础上发展起来，同时，它又有是多学科交叉的学科。
MEMS可以将所观测对象的压力、温度、光强度等信号转换成所需要的电信号，并通过微执行器按照要求进行对目标的控制。
同时，每个系统不是独立的，它可以通过接口与其他的系统进行互联。
其中，微执行器是MEMS的核心部分，它既可以为微系统提供动力，也可以成为微系统的操作和执行单元。
因此微执行器有许多种不同的驱动方式。
常见的驱动方式主要有：静电驱动、电磁驱动、热驱动、光驱动、形状记忆合金（SMA）驱动和磁致伸缩驱动等形式。
本文将介绍静电驱动、磁场力驱动和热效应驱动的微执行器。
2、微执行器的分类及特点从驱动形式角度来看，有许多种微执行器，但常用的只有三种：电场力、磁场力和热效应驱动。
由于静电微执行器的体积小，结构简单，是目前应用最多的一种微执行器。
它的工作原理是主要利用电荷见的库仑力来驱动做功的部件。
但是它的输出力的大小与其他电驱动的微执行器相比要小得多，比如微马达。
热执行器是利用热膨胀效应使驱动部件产生一定的形变，改变驱动部件的结构，对目标物体施加所要求的作用力。
但热驱动力的功耗较大，而且精度不易控制。
磁微执行器是利用电与力的相互作用产生力矩。
它有两种力的驱动方式：洛伦兹力和磁场力。
目前，主要利用磁驱动的微执行器是微马达。
由于磁驱动微马达能产生较大的力矩和较高的转速，现已被广泛应用。
3、三种微执行器的工作原理3.1一种平板式静电微执行器静电执行器的基本工作原理：平板式静电执行器由两个极板组成。
第5章 微传感器和微执行器 ppt课件
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Howe[1987]发展了一个分析承受纵向力的振动梁 在模态1时的固有频率的理论
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(6)热对流式敏感原理
向加热元件施加一定的热功率，加热元件周围 形成温度场，流体流动使温度场发生变化，分 别位于上下游的检测元件之间就会产生温差。 被测流体的质流量 与加热件上下游端的温度 差T之间的关系为：
按物理参数分
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）
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微传感器的敏感原理
(1)压阻敏感原理
当压力作用在单晶硅上时，硅晶体的电阻发生 显著变化的效应称为压阻效应。
在外力的作用下，结 构中的薄膜或梁上产 生应力分布，应力的 存在使得压敏电阻的 阻值发生变化
P:加热功率，J：热功当量
cp：被测流体的定压比p热pt课件
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传感器 类型
压阻式
测量 范围
大
电容式 小
谐振式 小
压电式 大
隧道式 小
热对流 式
大
各种敏感原理特点比较
精度 中 高
高 低 高
频响 高 中
中 高 高
线性 度 较好 较好
较好 较好 较差
信号处理电路
简单电桥电路 高灵敏度的开关 电容或电桥电路
沿j轴所加的力F的关系
得出两金属板间的电压差
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(5)谐振式敏感原理
当加速度计连接的外壳的振动频率接近器件的
固有频率时，共振就会发生；也就是β＝ ω/ωn→1.0。检测质量在这个频率下振幅达到
机械设计中的传感器与执行器技术
机械设计中的传感器与执行器技术机械设计中的传感器与执行器技术在现代工业中起着至关重要的作用。
随着科技的不断发展，传感器和执行器的应用越来越广泛。
本文将介绍机械设计中传感器和执行器的定义、原理、应用以及未来的发展趋势。
一、传感器与执行器的定义与原理1. 传感器的定义与原理传感器是一种能够将物理量（如温度、压力、光线强度等）转换为电信号或其他可识别的信号的装置。
它具有感受物理量的能力，并将其转化为可以被机械系统或电子设备处理的信号。
传感器的原理通常基于电磁、压阻、光电等物理效应。
2. 执行器的定义与原理执行器是根据输入信号完成某种特定动作的装置。
它接收控制信号并将其转化为机械工作能力。
执行器的原理有很多种，包括电磁、液压、气动等。
二、传感器与执行器在机械设计中的应用1. 传感器在机械设计中的应用传感器在机械设计中应用广泛，它可以实时监测和测量各种物理量。
以下是几个典型的应用示例：（1）温度传感器：用于测量机械设备的温度，以保证设备正常运行。
（2）压力传感器：常用于测量液压、气压等系统的压力，以保证系统工作正常。
（3）位移传感器：用于检测物体的位置变化，常用于机器人、自动化生产线等领域。
（4）光电传感器：用于接收光信号，常用于自动化设备的检测、定位等。
2. 执行器在机械设计中的应用执行器在机械设计中承担着控制和驱动的功能，以下是几个常见的应用示例：（1）电动执行器：用于控制机械系统的运动，如电机、电动推杆等。
（2）液压执行器：通过液压传动系统实现力的放大和运动控制，常用于工程机械、航空航天等领域。
（3）气动执行器：通过气压传动系统实现力的传递和控制，常用于自动化设备、机械手臂等。
三、传感器与执行器技术的发展趋势随着科技的不断进步，传感器与执行器技术也在不断发展。
以下是未来传感器与执行器技术的一些发展趋势：1. 智能化与网络化传感器与执行器将趋向于智能化和网络化。
通过集成更多的智能算法和通信技术，传感器和执行器能够与其他设备进行互联，实现智能控制和监测。
MEMS与CMOS技术的异同点
MEMS与CMOS技术的异同点在某种程度上，MEMS 可以看作CMOS 集成电路的扩展。
如果将CMOS比喻为人的大脑和神经网络，那么MEMS 就是大脑智慧的“手臂”，为这信息系统提供了获取信号的微传感器和执行命令的微执行器。
人们早期认为，将MEMS 与CMOS 模块集成到单芯片上的任务非常困难。
因为在制程上MEMS与CMOS 存在很大差异：1）MEMS 包含一些可动的机械构件，需要在一些如热驱动、静电驱动、磁驱动下执行动作，不能采用CMOS 传统方法进行封装。
2）多功能MEMS 应用与传统的CMOS 产业制造不同，如包含更多步骤、背面工艺、特殊金属和非常奇特的材料以及晶圆键合等等。
3）基底材料有所不同。
在生物和医疗领域，很多地方都选用玻璃和塑料而非硅片作为MEMS 基底，甚至出于降低成本原因使用塑料制作一次性医疗器械。
4）设计思路不同。
CMOS 电路是从上往下设计，适合于复杂微系统设计，需要良好的预定义工艺模块；而MEMS 多数从下往上设计，需要建立特殊工艺文件。
5）CMOS 与MEMS 产品与技术生命周期不相同。
CMOS 产品遵循“摩尔定律”，产品生命周期不到半年就会被淘汰；而结构设计合理的MEMS 产品生命周期可延长到2年。
因为这些差异，人们在早期并没有努力将CMOS 与MEMS 结合起来。
在单芯片上集成MEMS 与CMOS 电路的尝试是由分离器件向集成电路规模化转变的行业趋势带动的。
早期器件采用将裸片堆叠的方式，将复杂功能分散于处理器与传感器多块芯片上，容易导致芯片尺寸大小、可制造性和一致性等方面的缺陷。
因此，人们迫切希望将MEMS 技术与CMOS 工艺结合，利用CMOS 标准化工艺，实现传感器、执行器、信号采集、数据处理、控制电路一体化混合集成在一块三维硅片上，实现多种功能的智能化集成。
CMOS-MEMS 集成单芯片是单一微观器件制造领域的里程碑，与传统多芯。
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。
微电子机械系统(MEMS)
Small high-resolution electrodes that
– do not degrade when passing high current levels in saline – high-density hermetic packaging – fully integrated electronics including power supplies – bidirectional high-rate data telemetry
MEMS技术
从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微 型执行器、信号处理和控制电路、接口电 路、通信系统以及电源于一体的微型机电 系统 MEMS技术是一种多学科交叉的前沿性领 域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有 领域，如电子、机械、光学、物理学、化 学、生物医学、材料科学、能源科学等
力 传 光 声 感 温度 化学 其它 感测量 器
研究领域
技术基础：设计、工艺加工(高深宽比多层 微结构)、微装配工艺、微系统的测量等。 应用研究：如何应用这些MEMS系统也是一 门非常重要的学问。人们不仅要开发各种 制造MEMS的技术，更重要的是如何将MEMS 器件用于实际系统，并从中受益。
MEMS的分类
微传感器：
– 机械类：力学、力矩、加速度、速 度、角速度(陀螺)、位置、流量传感器 – 磁学类：磁通计、磁场计 – 热学类：温度计 – 化学类：气体成分、湿度、PH值和离 子浓度传感器 – 生物学类：DNA芯片
衬底 掩膜 胶 金属 铸塑 材料
硅MEMS工艺
化学腐蚀 高深宽比深槽刻蚀 键合
体硅工艺
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。
什么是微机电系统 主要种类及相关技术介绍
什么是微机电系统主要种类及相关技术介绍为了说明什么是微机电系统MEMS （Micro Electro Mechanical Systems），首先来解释一下什么是机电系统。
20多年以前，汽车还是一个单纯的机械系统，后来随着电子技术的发展，汽车的很多零部件（例如电子点火器、燃油电子喷射装置、电控自动变速箱等）都依靠电子系统进行控制，因此现在的汽车实际上就是一个大的机械电子系统。
而微机电系统则是指微小的机械电子系统，例如比一粒花生米还要小的飞机或汽车，是由很多只有几百微米大小的零件组成的，而这些零件是用微电子等微细加工技术制备出来的，既包含机械部件又包含电子部件，因此我们称这类微小的机械电子系统为微机电系统。
微机械电子系统是微电子技术的拓宽和延伸，它是将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，并将微电子与机械融为一体的系统。
MEMS将电子系统和外部世界有机地联系起来，它不仅能感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，使之转换成电子系统可以识别的电信号，而且还能通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需的操作。
MEMS主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。
作为输入信号的自然界各种信息首先通过传感器转换成电信号，经过信号处理以后（模拟/数字）再通过微执行器对外部世界发生作用。
传感器可以把能量从一种形式转化为另一种形式，从而将现实世界的信号（如热、运动等信号）转化为系统可以处理的信号（如电信号）。
执行器根据信号处理电路发出的指令完成人们所需要的操作。
信号处理器则可以对信号进行转换、放大和计算等处理。
美国AnalogDevice公司已经研制出很多种将集成电路与MEMS集成在一起的集成微加速度计、微陀螺等产品。
MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。
MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。
微电子学概论知识点
1什么是微电子学答: 微电子学作为电子学的一门分支科学，主要是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学。
2什么叫集成电路？答：Integrated Circuit，缩写IC通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能3集成电路的分类:按器件结构类型分类：双极集成电路，金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路，双极-MOS(BiMOS)集成电路按集成电路规模分类↗小规模集成电路(Small Scale IC，SSI)↗中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI)↗大规模集成电路(Large Scale IC，LSI)↗超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI)↗特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI)↗巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI）按结构形式的分类：单片集成电路，混合集成电路（厚膜集成电路、薄膜集成电路）按电路功能分类：数字集成电路，模拟集成电路，数模混合集成电路4微电子学的特点答：（1）、微电子学是一门综合性很强的边缘学科涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科（2）、微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向（3）、微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等5半导体及其基本特征是什么？导体：自然界中很容易导电的物质称为导体绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体固体材料：超导体: 大于106(Ωcm)-1导体: 106~104(Ωcm)-1半导体: 104~10-10(Ωcm)-1绝缘体: 小于10-10(Ωcm)-1半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点：（基本特征）1、在纯净的半导体材料中，电导率随温度的上升而指数增加；2、半导体中杂质的种类和数量决定着半导体的电导率，而且在重掺杂情况，温度对电导率的影响较弱；3、在半导体中可以实现非均匀掺杂；4、光的辐照、高能电子等的注入可以影响半导体的电导率。
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。
mems原理
mems原理MEMS原理。
MEMS，即微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems），是一种将微小的机械和电子元件集成在一起的系统，它将微机械技术、微电子技术和信息处理技术相结合，是微纳技术的重要组成部分。
MEMS技术的发展，极大地推动了传感器、执行器、微型化机械和微型化电子系统的发展，广泛应用于医疗、军事、通信、汽车、航空航天等领域。
MEMS的工作原理主要基于微机械结构和微电子元件的相互作用。
微机械结构是MEMS的核心，它由微型传感器和微型执行器组成。
微型传感器可以将机械、热、光、声、化学等各种信号转换为电信号，而微型执行器则可以将电信号转换为机械、光、热等各种形式的能量输出。
微电子元件则是用于控制和处理传感器采集到的信号，以及驱动执行器进行相应的操作。
MEMS的工作原理可以简单概括为三个步骤，传感、处理和执行。
首先是传感，传感器将外界的各种信号转换为电信号，然后是处理，微电子元件对传感器采集到的信号进行处理和分析，最后是执行，执行器根据处理后的信号进行相应的操作。
这三个步骤相互配合，完成了MEMS系统对外界信号的感知、处理和响应。
在MEMS的工作原理中，微机械结构的设计和制造是至关重要的。
微机械结构的设计需要考虑到微小尺寸、高灵敏度、低功耗等特点，同时还需要考虑到材料的选择、制造工艺、可靠性等方面的问题。
微机械结构的制造则需要借助微纳加工技术，例如光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等工艺，来实现微米甚至纳米级别的精密加工。
除了微机械结构的设计和制造，MEMS的工作原理还与微电子技术密切相关。
微电子元件的设计和制造需要考虑到功耗、集成度、信噪比等因素，同时还需要考虑到与微机械结构的集成和互联。
微电子元件的制造则需要借助半导体工艺，例如光刻、薄膜沉积、离子注入等工艺，来实现微型电子元件的制造和集成。
综上所述，MEMS的工作原理是基于微机械结构和微电子元件的相互作用，通过传感、处理和执行三个步骤来实现对外界信号的感知、处理和响应。
mems 工作方法
mems 工作方法
MEMS是微机电系统的缩写，它是一种集成了微型机械元件、传感器、执行器和电子控制电路的微型系统。
MEMS的工作方法涉及到多个方面。
首先，MEMS设备通常由微型机械元件组成，这些元件可以是微型加速度计、压力传感器、陀螺仪等。
这些微型机械元件的工作方法通常涉及到微机械加工技术，例如光刻、腐蚀、沉积等，通过这些技术制造出微小的结构来实现特定的功能。
其次，MEMS设备还包括传感器和执行器，传感器用于检测环境信息，执行器用于对环境进行控制。
传感器的工作方法涉及到将环境信号转换成电信号的过程，而执行器的工作方法涉及到根据电信号控制某些物理量。
另外，MEMS设备还包括电子控制电路，这些电路用于处理传感器采集到的信号，并控制执行器的动作。
电子控制电路的工作方法涉及到信号放大、滤波、模数转换等过程，以及根据处理后的信号输出控制信号来驱动执行器。
总的来说，MEMS的工作方法涉及到微型机械加工技术、传感器
的信号转换、执行器的控制以及电子控制电路的信号处理，这些方
面共同作用，使得MEMS设备能够实现微小尺度下的传感和控制功能。
mems mic结构
mems mic结构
MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）是一种微型电子力
学系统，是集成了微型传感器、微型执行器和微型电子控制器的微型设备。
MEMS技术能够实现微小尺寸、低耗能、高可
靠性和低成本的制造，广泛应用于各种领域，包括通信、汽车、医疗、工业控制等。
MEMS mic（MEMS麦克风）是MEMS技术应用于麦克风的
一种产品，它采用了MEMS声音传感器作为麦克风的核心组件。
与传统电容式麦克风相比，MEMS mic具有更小的尺寸、更低的功耗和更高的灵敏度。
它能够实现高质量的声音捕捉，并广泛应用于手机、耳机、智能音箱等消费电子设备中。
MEMS mic的结构一般由MEMS声音传感器、信号处理电路
和封装材料组成。
MEMS声音传感器部分通常采用微型薄膜
结构，包括薄膜振膜、电容板和支撑结构。
当声音波动作用于薄膜振膜上时，振膜会发生位移并改变电容板之间的间隔距离，从而产生电容变化。
信号处理电路会将这个电容变化转化为电压信号，并进行放大和滤波处理，最终输出麦克风的声音信号。
封装材料则用于保护和固定MEMS mic的内部结构。
总之，MEMS mic采用了MEMS技术的声音传感器作为核心
组件，结合信号处理电路和封装材料，实现高质量、高性能的声音捕捉功能。
它在消费电子设备和其他领域中具有广泛的应用前景。
mems简介
MEMS简介45080223 宋建涛生物学院农机二班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。
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。
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。
其研究内容一般可以归纳为以下三个基本方面：1．理论基础：在当前MEMS所能达到的尺度下，宏观世界基本的物理规律仍然起作用，但由于尺寸缩小带来的影响，许多物理现象与宏观世界有很大区别，因此许多原来的理论基础都会发生变化，如力的尺寸效应、微结构的表面效应、微观摩擦机理等，因此有必要对微动力学、微流体力学、微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。
这一方面的研究虽然受到重视，但难度较大，往往需要多学科的学者进行基础研究。
2．技术基础：MEMS的技术基础可以分为以下几个方面：（1）设计与仿真技术；（2）材料与加工技术（3）封装与装配技术；（4）测量与测试技术；（5）集成与系统技术等。
3．应用研究：人们不仅要开发各种制造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。
完整的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综述
MEMS综述一、EMES基本概念微机电系统一词源于美国，日本称为微机械，欧洲称为微系统是指利用微电子精细加工手段制造微米量级内的设计和制造技术。
它是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。
二、发展历史MEMS这一名词是由美国国家科学基金会于1989年正式提出的，从技术上看，它的产生和发展经历了以下3个主要时期:1、发展初期20世纪50年代，MEMS随着集成电路制造技术的发展而出现。
20世纪60年代的主要研究内容是硅微型传感器和各向异性蚀刻技术。
但是，这个时期的器件由于不够完善而没有商品化。
2、快速发展期20世纪70年代，汽车用传感器和医用压力传感器开始成为MEMS的研究重点，并促进了相应微加工技术的完善。
20世纪80年代，世界各国相继开始MEMS 领域的研究，制造技术不断完善，应用领域快速拓展。
80年代后期，包括微加工、结构设计、微动力学、材料学、控制理论、测量等多个领域在内的MEMS研究全面展开。
3、高速发展期20世纪90年代MEMS在国防生物医学、汽车、通信、航空航天等领域的应用全面开始，并有大量MEMS产品推向市场。
21世纪，MEMS逐步从实验室走向实用化。
MEMS的研究领域将进一步扩展，逐渐形成纳米器件、生物医学、光学、能源、海量存储、信息等新的应用方向，并从单一的MEMS器件和功能向着系统功能集成的方向发展。
三、研究内容1、理论研究主要研究微尺寸效应、微磨擦、微结构的机械效应。
微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制方法。
2、工艺研究主要研究微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微丈量技术等。
世界上制作MEMS器件的工艺技术主要有三种：第一种是以美国为代表的利用化学离蚀或IC工艺，对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件。
目前，国内主要利用这种方法制备MEMS器件，该方法与IC工艺兼容，可实现微机械和微电子的系统集成，适合批量生产，成为制备MEMS器件的主要技术；第二种是以德国为代表的LIGA技术，它利用X射线光刻技术，通过电铸成型和铸塑工艺形成深层微结构方法，制作MEMS器件。
mems器件基本结构
mems器件基本结构
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）器件是一种微电子机械系统，由微型的机械结构和电子元件组成。
以下是MEMS器件的基本结构：
1.基底：基底是MEMS器件的支撑结构，通常由硅（Si）或
玻璃等材料制成。
它为其他组件的固定提供了支撑和引导。
2.机械结构：MEMS器件的机械结构包括各种微型机械元件，
如弹性梁、薄膜、悬臂梁等。
这些结构可以通过微加工工
艺制造，具有微米级别的尺寸。
3.传感器/执行器：MEMS器件通常包括传感器和执行器。
传感器用于测量、感知和检测外部环境的物理或化学量，
如压力、加速度、温度等。
执行器则负责响应和控制，例
如驱动微机械结构的运动或产生特定的力。
4.电子电路：MEMS器件通常包括与机械结构和传感器/执
行器相连接的电子电路。
这些电路用于在器件中进行信号
处理、放大、转换和控制。
5.密封封装：为了保护和隔离MEMS器件的机械结构和电子
元件，常常需要使用密封封装。
这有助于防止外部杂散物
质的进入，并提高器件的稳定性和可靠性。
需要注意的是，MEMS器件的具体结构和组件可以根据不同的应用需求和设计要求而有所变化。
MEMS技术的优势在于其微型化、多功能性和集成度的特点，使得它广泛应用于传感器、
微机电系统、生物医学、通信和各种移动设备等领域。