Ο όρος MEMS σημαίνει μικρο-ηλεκτρο-μηχανικά συστήματα. Αυτά είναι ένα σύνολο συσκευών και ο χαρακτηρισμός αυτών των συσκευών μπορεί να γίνει από το μικρό τους μέγεθος και τη λειτουργία σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός αυτών των αισθητήρων μπορεί να γίνει με το 1- 100-μικρόμετρο συστατικά . Αυτές οι συσκευές μπορεί να διαφέρουν από μικρές δομές σε πολύ δύσκολα ηλεκτρομηχανικά συστήματα με πολλά κινούμενα στοιχεία κάτω από τον έλεγχο ενσωματωμένων μικροηλεκτρονικών. Συνήθως, αυτοί οι αισθητήρες περιλαμβάνουν μηχανικούς μικρο-ενεργοποιητές, μικροδομές, μικρο-ηλεκτρονικά και μικρο-αισθητήρες σε ένα πακέτο. Αυτό το άρθρο περιγράφει τι είναι ο αισθητήρας MEMS, η αρχή λειτουργίας, τα πλεονεκτήματα και οι εφαρμογές του
Τι είναι ο αισθητήρας MEMS;
Οι MEMS είναι αισθητήρες αδράνειας χαμηλού κόστους και υψηλής ακρίβειας και αυτοί χρησιμοποιούνται για την εξυπηρέτηση ενός μεγάλου εύρους βιομηχανικών εφαρμογών. Αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιεί τεχνολογία βασισμένη σε τσιπ, δηλαδή μικρο-ηλεκτρο-μηχανικό σύστημα. Αυτά τα Αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση καθώς και τη μέτρηση του εξωτερικού ερεθίσματος όπως η πίεση, μετά από αυτό ανταποκρίνεται στην πίεση που μετριέται η πίεση με τη βοήθεια ορισμένων μηχανικών ενεργειών. Τα καλύτερα παραδείγματα αυτού περιλαμβάνουν κυρίως περιστροφή ενός κινητήρα για την αντιστάθμιση της αλλαγής πίεσης.
ο Κατασκευή MEMS IC μπορεί να γίνει με πυρίτιο, με το οποίο τοποθετούνται ελαφρώς στρώματα υλικού διαφορετικά στερεώνονται σε ένα υπόστρωμα Si. Μετά από αυτό επιδιορθώθηκε επιλεκτικά για να αφήσει μικροσκοπικές τρισδιάστατες δομές όπως διαφράγματα, δοκούς, μοχλούς, ελατήρια και γρανάζια.
mems-ic
Η κατασκευή MEMS χρειάζεται πολλές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή άλλων κυκλωμάτων ημιαγωγών, όπως διαδικασία οξείδωσης, διαδικασία διάχυσης, διαδικασία εμφύτευσης ιόντων, διαδικασία απόθεσης χημικών ατμών χαμηλής πίεσης, ψεκασμός κ.λπ.
Αρχή λειτουργίας του αισθητήρα MEMS
Κάθε φορά που η κλίση εφαρμόζεται στον αισθητήρα MEMS, τότε μια ισορροπημένη μάζα κάνει τη διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό. Αυτό μπορεί να μετρηθεί σαν αλλαγή εντός της χωρητικότητας. Στη συνέχεια, αυτό το σήμα μπορεί να αλλάξει για να δημιουργήσει ένα σταθερό σήμα εξόδου σε ψηφιακό, 4-20mA ή VDC.
Αυτοί οι αισθητήρες είναι εξαιρετικές λύσεις σε ορισμένες εφαρμογές που δεν απαιτούν τη μέγιστη ακρίβεια όπως βιομηχανικός αυτοματισμός, έλεγχος θέσης, μέτρηση ρολού και βήματος και ισοπέδωση πλατφόρμας.
Τύποι MEMS
Οι κοινοί τύποι αισθητήρων MEMS είναι διαθέσιμοι στην αγορά
- Επιταχυνσιόμετρα MEMS
- Γυροσκόπια MEMS
- Αισθητήρες πίεσης MEMS
- Αισθητήρες μαγνητικού πεδίου MEMS
Πλεονεκτήματα MEMS
Τα πλεονεκτήματα του αισθητήρα MEMS περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Η κατασκευή του MEMS είναι κατασκευή IC ημιαγωγών όπως η εφεύρεση μάζας χαμηλού κόστους, η συνέπεια είναι επίσης απαραίτητη για τις συσκευές MEMS.
- Το μέγεθος των υπο-εξαρτημάτων του αισθητήρα θα κυμαίνεται μεταξύ 1 και 100 μικρομέτρων, καθώς και το μέγεθος της συσκευής MEMS θα καθορίσει το εύρος των 20 μικρομέτρων έως ένα χιλιοστόμετρο.
- Η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ χαμηλή.
- Απλή ενσωμάτωση σε συστήματα ή αλλαγή
- Η θερμική σταθερά είναι μικρή
- Αυτά μπορεί να είναι πολύ αντίθετα στο σοκ, την ακτινοβολία και τους κραδασμούς.
- Καλύτερη ανοχή θερμικής ανάπτυξης
- Παραλληλισμός
Εφαρμογές του MEMS
Οι αισθητήρες MEMS χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς τομείς που περιλαμβάνουν αυτοκίνητα , καταναλωτικοί, βιομηχανικοί, στρατιωτικοί, βιοτεχνολογία, εξερεύνηση διαστήματος και εμπορικοί σκοποί που περιλαμβάνουν εκτυπωτές inkjet, επιταχυνσιόμετρα σε σύγχρονα αυτοκίνητα, καταναλωτικά ηλεκτρονικά είδη, σε προσωπικούς υπολογιστές κ.λπ.
Τα καλύτερα παραδείγματα συσκευών MEMS περιλαμβάνουν κυρίως προσαρμοστικά οπτικά, οπτικές διασυνδέσεις, αερόσακο επιταχυνσιόμετρα , συστοιχίες καθρεπτών για τηλεοράσεις και οθόνες, διευθυνόμενοι μικροί καθρέπτες, συσκευές RF MEMS, μη επαναχρησιμοποιούμενες ιατρικές συσκευές κ.λπ.
Έτσι, αυτό είναι όλο για το Αισθητήρας MEMS . Το κύριο μειονέκτημα αυτών των αισθητήρων είναι, παρόλο που το κόστος παραγωγής για κάθε μέρος είναι εξαιρετικά χαμηλό. Αλλά υπάρχει μια τεράστια επένδυση που σχετίζεται με το σχεδιασμό, την κατασκευή και την επιτυχία του προϊόντος που βασίζεται σε MEMS. Κατά συνέπεια, οι σχεδιαστές δεν είναι πιθανό να επεκτείνουν στοιχεία για εφαρμογές χαμηλού όγκου. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιες είναι οι κατηγορίες συσκευών MEMS;
