基础+干货,MEMS技术给讲全、讲透了!

传感器技术哪家强?MEMS技术当为王。。。哈哈,没错,MEMS传感器应用几乎无处不在了哦,不是么,拆开你的手机看看呗,少说也有那么三五个,哈哈~话说,常常有小伙伴问到小编关于MEMS的各种基础概念,今天偶得一篇好文章,必须贴出来分享下,从概念到工艺,讲透了,觉得好的筒子们请帮忙转发哦,点个赞呗,(*^__^*) ……

MEMS是Microelectromechanical systems的简称,即微机电系统/微机械/微系统。虽然对其有辣么陌生,但是在我们生活中早已无处不在,几乎近期的智能手机、健身手环、打印机、汽车等设备都应用了MEMS器件。

MEMS传感器主要优点是体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等,是微型传感器的主力军。常见产品有压力传感器,加速度计,陀螺,静电致动光投影显示器,DNA扩增微系统,催化传感器。

MEMS器件加工技术并非机械式,相反,它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。

MEMS器件制造流程

你看MEMS和ASIC (专用集成电路)都采用相似的工艺,因此具有极大的潜力将MEMS结构与微电子集成,然鹅,集成二者难度还是非常大滴(主要因素是如何在制造MEMS保证IC部分的完整性)。

虽然难度挺大,但在超越一切可能的ADI面前,显然是可以实现它滴,一个成功的例子就是ADXL203(高精度、低功耗、单轴/双轴加速度计,输出经过信号调理的电压)。

(作者果然很专业哦,对俺们家的双轴加速度计很熟悉,没错ADXL203是一款多晶硅表面微加工传感器并集成信号调理电路,如需更多关于ADXL203信息,请点以下链接:

http://www.analog.com/cn/products/mems/accelerometers/adxl203.html#product-overview

顺便分享一篇设计方案资料——双轴加速度计ADXL203和12位逐次逼近(SAR)型ADC AD7887,打造出一款双轴倾斜测量系统http://www.analog.com/cn/design-center/reference-designs/hardware-reference-design/circuits-from-the-lab/CN0189.html#rd-description

Top Replies

  • 小型化,低功耗MEMS技术应用前景广阔

    •  Analog Employees 
    on May 5, 2017 11:21 AM over 3 years ago

    内容太长分楼呈现给大家请继续走起哦

    接下来,我们一起来看看MEMS器件在智能手机中的应用(捕获最前沿科技)。

                  智能手机简化示意图

    举两个例子,iPhone 6 Plus使用了六轴陀螺仪&加速度计、三轴电子罗盘、三轴加速度计、磁力计、大气压力计、指纹传感器、距离传感器、环境光传感器和MEMS麦克风,与之类似的,三星Galaxy S4手机采用了八个MEMS传感器。

    我们可以大胆预测,未来滴高端智能手机将采用数十个MEMS器件来实现多模通信、智能识别、导航/定位等功能。 MEMS硬件也将成为LTE技术亮点部分,用MEMS天线开关和数字调谐电容器实现多频带技术。这样做的目的,就是提高用户体验感呀

    好的呀,欲了解更多ADI MEMS信息,请点击以下链接(还有视频介绍哦)

    http://www.analog.com/cn/products/mems.html

    •  Analog Employees 
    on May 5, 2017 11:24 AM over 3 years ago

    可穿戴/植入式领域ADI器件应用最热门的领域之一

    可穿戴/植入式MEMS属于物联网IoT重要一部分,主要功能是通过一种更便携、快速、友好的方式(目前大部分精度达不到大型外置仪器的水平)直接向用户提供信息。可穿戴/应该说是最受用户关注,最感兴趣的话题了

    大部分用户对汽车、打印机内的MEMS无感,这些器件与用户中间经过了数层中介。但是可穿戴/直接与用户接触,提升消费者科技感,更受年轻用户喜爱,例子可见某些健身手环。

    该领域最重要的主要有三大块:消费、健康及工业,我们在此主要讨论更受关注的前两者。消费领域的产品包含之前提到的健身手环,还有智能手表等。健康领域,即医疗领域,主要包括诊断,治疗,监测和护理。

    比如助听、指标检测(如血压、血糖水平),体态监测。MEMS几乎可以实现人体所有感官功能,包括视觉、听觉、味觉、嗅觉(如某品牌的电子鼻)、触觉等,各类健康指标可通过结合MEMS与生物化学进行监测。MEMS的采样精度,速度,适用性都可以达到较高水平,同时由于其体积优势可直接植入人体,是医疗辅助设备中关键的组成部分。

    传统大型医疗器械优势明显,精度高,但价格昂贵,普及难度较大,且一般一台设备只完成单一功能。相比之下,某些医疗目标可以通过MEMS技术,利用其体积小的优势,深入接触测量目标,在达到一定的精度下,降低成本,完成多重功能的整合。

    以近期所了解的一些MEMS项目为例,通过MEMS传感器对体内某些指标进行测量,同时MEMS执行器(actuator)可直接作用于器官或病变组织进行更直接的治疗,同时系统可以通过MEMS能量收集器进行无线供电,多组单元可以通过MEMS通信器进行信息传输。

    个人认为,MEMS医疗前景广阔,不过离成熟运用还有不短的距离,尤其考虑到技术难度,可靠性,人体安全等。

    关于可穿戴应用这个帖子分享了大量的成功案例还有ADI家的MEMS明星产品ADXL362哦https://ezchina.analog.com/thread/12698

    咱们论坛中也有不少讨论大家可以参考下

    •  Analog Employees 
    on May 5, 2017 11:29 AM over 3 years ago

    下面是关于MEMS加速度计,这部分同样ADI的传统优势应用,继续分享走起

    加速度传感器是最早广泛应用的MEMS之一。MEMS,作为一个机械结构为主的技术,可以通过设计使一个部件(图15中橙色部件)相对底座substrate产生位移(这也是绝大部分MEMS的工作原理),这个部件称为质量块(proof mass)。质量块通过锚anchor,铰链hinge,或弹簧spring与底座连接。

    绿色部分固定在底座。当感应到加速度时,质量块相对底座产生位移。通过一些换能技术可以将位移转换为电能,如果采用电容式传感结构(电容的大小受到两极板重叠面积或间距影响),电容大小的变化可以产生电流信号供其信号处理单元采样。通过梳齿结构可以极大地扩大传感面积,提高测量精度,降低信号处理难度。加速度计还可以通过压阻式、力平衡式和谐振式等方式实现。

              MEMS加速度计结构示意图

              MEMS加速度计中位移与电容变化示意图

    汽车碰撞后,传感器的proof mass产生相对位移,信号处理单元采集该位移产生的电信号,触发气囊。更直观的效果可以观看视频。

                汽车碰撞后加速度计的输出变化

    PS:关于 MEMS加速度计,我们的系列产品在功率、噪声、带宽和温度规格方面处于业界领先地位必须嘚瑟下,啦啦啦~~我们提供一系列MEMS传感器和信号调理片内集成帮助在注重性能的应用中精确可靠检测和测量加速度、倾斜、冲击和振动的MEMS加速度计和iSensor MEMS加速度计子系统

    http://www.analog.com/cn/products/mems/accelerometers.html 大家看看吧

     

    •  Analog Employees 
    on May 5, 2017 11:34 AM over 3 years ago
    • 打印喷嘴,这个现代打印机上用的比较多,大家有无案例资料可以补充下哦

    一种设计精巧的打印喷如下图所示。两个不同大小的加热元件产生大小不一的气泡从而将墨水喷出。具体过程为:左侧加热元件小于右侧加热元件,通入相同电流时,左侧产生更多热量,形成更大气泡。左侧气泡首先扩大,从而隔绝左右侧液体,保持右侧液体高压力使其喷射。喷射后气泡破裂,液体重新填充该腔体。

     

    采用气泡膨胀的喷墨式MEMS

    另一种类型MEMS打印喷头,也是通过加热,气泡扩大将墨水挤出:

    MEMS喷头nozzle及加热器heater实物图:

    还有一种类型是通过压电薄膜震动来挤压墨水出来: