"MEMS技术是微电子机械系统的缩写,是一种结合了微型电器和机械元件的集成技术。这种技术利用微电子兼容的批量生产技术制造微型设备或系统,包括传感器和执行器,使得在微小尺度上实现感知和操作成为可能。MEMS将微电子电路比喻为大脑,而微机械则相当于五官和手脚,共同构成一个全面且强大的微系统。它不仅包含微型传感器和执行器,还可能包括信号处理、控制电路、接口、通信和电源等组件。自1959年提出微型机械概念以来,1962年出现了首个微机械产品——硅微型压力传感器,随后各种微型机构不断涌现。1987年,冯龙生等人研制出了直径仅为60微米和100微米的硅微型静电马达,标志着MEMS技术的重要里程碑。"
详细知识点:
1. **MEMS技术基础**: MEMS技术起源于二十世纪六十年代,是利用硅集成电路制造技术制造微型机械部件,如微传感器和微执行器。它通过集成电子和机械元件,形成微型设备或系统。
2. **系统构成**: 微系统通常由传感器(作为“五官”感知环境)、信息处理单元、执行器(作为“手脚”执行任务)以及通信/接口单元组成。物理信号由传感器转化为电信号,经过处理后由执行器执行相应动作。
3. **广义定义**: 广义上的MEMS系统包括微型传感器、微型执行器、信号处理电路、控制电路、接口电路、通信和电源,形成一个完整的微型机电系统。
4. **历史发展**: 1962年的硅微型压力传感器是微机械的先驱,随后各种微型机构如齿轮、齿轮泵等相继开发出来。1987年,冯龙生等人的工作标志着MEMS技术的重大突破,他们成功制造出微静电马达,这是世界上最早的微机电马达之一。
5. **微静电马达**: 微静电马达是MEMS技术的重要应用,它的转子直径非常小,仅为60微米和100微米,展示了MEMS在微型化方面的巨大潜力。
6. **应用领域**: MEMS技术广泛应用于汽车安全、医疗设备、消费电子产品、航空航天、环境监测等多个领域,例如汽车的气囊传感器、智能手机的加速度计、医疗植入设备、微型喷墨打印机的喷嘴等。
7. **制造工艺**: 制造MEMS器件通常采用硅基微加工技术,包括光刻、蚀刻、沉积等步骤,这些工艺与半导体工业中的制造流程相似,可以实现批量生产。
8. **技术优势**: MEMS技术的主要优点在于小型化、集成化、低功耗和高精度,使得设备能在有限的空间内实现复杂的功能,并降低整体系统成本。
9. **未来发展**: 随着技术的不断发展,MEMS技术将在更多新兴领域得到应用,如物联网、生物医疗、人工智能等,推动科技的持续创新和进步。