➡️
Что такое микроэлектромеханические системы (МЭМС)
✔️Это устройства, содержащие на одной кремниевой подложке механические и электрические компоненты микрометрических размеров. Такое расположение позволяет значительно улучшить характеристики компонентов, созданных на основе МЭМС-технологии, в том числе благодаря во много раз меньшим потерям полезного сигнала.
Пьезорезистивный эффект в полупроводниковых материалах был обнаружен в 1954 году. Однако промышленное производство микроэлектромеханических компонентов стартовало только в 1990-х годах. Одними из первых таких устройств были струйные печатающие головки и контроллеры подушек безопасности.
⚙️МЭМС-устройства изготавливают в едином корпусе с помощью технологии микрообработки, аналогично технологии изготовления однокристальных интегральных микросхем. На основе использования технологии МЭМС, изготавливают различные устройства. На Рис.1 показана структура микрофона, изготовленного по этой технологии. На Рис. 2 – часть структуры гироскопа.
Типичные размеры микромеханических элементов лежат в диапазоне от 1 микрометра до 100 микрометров, тогда как размеры кристалла МЭМС-микросхемы имеют размеры от 20 микрометров до нескольких миллиметров.
🟣
Материалы для компонентов МЭМС
Кремний – наиболее часто используется для изготовления чувствительных элементов МЭМС. Некоторые МЭМС изготавливаются из металла с помощью процессов гальванизации, испарения и распыления. Полимеры также могут быть использованы для изготовления МЭМС-устройств.
🟣
Некоторые компоненты, использующие технологию МЭМС
➡️Микрофоны, барометрические датчики, анализаторы среды (например, для оперативного анализа крови).
➡️Акселерометры, гироскопы, датчики давления, датчики угловых скоростей.
➡️Датчики уровня. Датчики для измерения скорости массового и объёмного расхода.
➡️Генераторы с низким уровнем фазовых шумов, ВЧ/СВЧ - переключатели сигналов (пример внутренней структуры показан на рис.3 и рис.4), фазовращатели, линии задержки.
🟣
Некоторые сферы применения компонентов МЭМС
➡️Медицина. Системы диагностики.
➡️Автомобильная и сельскохозяйственная техника, авиастроение, БПЛА. Системы навигации, системы безопасности, курсовой устойчивости, датчики поворота, угловых скоростей, системы определения местоположения.
➡️Климатическое оборудование. Цифровые метеостанции с датчиками дождя, влажности листьев, солнечной радиации, температуры и влажности почвы на различных глубинах, температуры и влажности почвы, скорости ветра. Сенсорные системы охлаждения и отопления для систем управления зданием.
➡️Потребительская электроника. Смартфоны, очки виртуальной реальности, игровые консоли. Измерительные приборы, телефоны, игровые приставки, видеокамеры, ноутбуки.
Создано немало видов микроэлектронных устройств на основе технологии МЭМС. Они используются практически во всех интеллектуальных устройствах.
Telegram |
MAX |
Написать нам