Что такое МЭМС. МЭМС. Рисунок 1 один из примеров структуры mems

• Название: Рисунок 1 один из примеров структуры mems
• Анкор: Что такое МЭМС
• Дата: 04.11.2022
• Размер: 391 Kb.
• Имя файла: МЭМС.docx
• Тип: Документы; #769995

MEMS-компоненты – расшифровываются, как микроэлектромеханические системы. Основной отличительной особенностью в них является, то что они содержат в себе подвижную 3D-структуру. Она движется за счет внешнего воздействия. Следовательно, движутся в МЕМС-компонентах не только электроны, но и составные части. MEMS-компоненты – это один из элементов микроэлектроники и микромеханики, изготовленный зачастую на кремниевой подложке. По структуре они напоминают однокристальные ИМС. Обычно эти механические части МЕМС имеют размеры от единиц до сотен микрометров, а сам кристалл от 20 мкм до 1 мм.



Рисунок 1 – один из примеров структуры MEMS

Примеры использования:

1. Изготовление различных микросхем.

2. МЭМС-осцилляторы в некоторых случаях заменяют кварцевые резонаторы.

3. Изготовление датчиков, среди которых:

• 
  акселерометр;
  
• 
  гироскоп
  
• 
  датчик угловых скоростей;
  
• 
  магнитометрический датчик;
  
• 
  барометры;
  
• 
  анализаторы среды;
  
• 
  измерительные преобразователи радиосигнала.
  

Материалы, применяемые в MEMS-структурах

К основным материалам, из которых изготавливаются МЕМС-компоненты относят:

1. Кремний. В настоящее время подавляющее большинство электронных компонентнов изготавливаются именно из этого материала. У него целый ряд преимуществ, среди которых: распространенность, прочность, при деформации практически не изменяет свойств (не появляется гистерезис). Основным способом изготовления кремниевых МЕМС является фотолитография с последующим травлением.

2. Полимеры. Так как кремний хоть и распространенный материал, но сравнительно дорогой, для его замены в некоторых случаях могут использоваться полимеры. Они производятся промышленностью в больших объемах и с разнообразными характеристиками. Основные методы изготовления полимерных МЕМС – это литьевое формирование, штамповка, стереолитография.

Примеры МЕМС-датчиков разных типов

Рассмотрим несколько популярных МЕМС-датчиков.

Акселерометр – это прибор, который измеряет линейное ускорение. Его используют для определения местоположения или движение объекта. Используется в мобильной технике, автомобилях и прочем.



Рисунок 2 – три оси, распознаваемые акселерометром


 Рисунок 3 – внутренняя структура МЕМС-акселерометра



 Рисунок 4 – пояснения к структуре акселерометра
Характеристики акселерометра на примере компонента LIS3DH:

1. 3 осевой акселерометр.

2. Работает с интерфейсами SPI и I2C.

3. Измерение по 4м шкалам: ±2, 4, 8 и 16g.

4. Высокое разрешение (до 12 бит).

5. Низкое потребление: 2 мкA в режиме Low power mode (1Гц), 11мкA в режиме Normal (50Гц) и 5мкA в режиме Power Down.

6. Гибкость работы:

• 
  8 ODR: 1/10/25/50/100/400/1600/5000 Гц;
  
• 
  Пропускная способность до 2.5 КГц;
  
• 
  32-уровневый FIFO (16-бит);
  
• 
  3 входа АЦП;
  
• 
  Датчик температуры;
  
• 
  Питание от 1.71 до 3.6 В;
  
• 
  Функция самотестирования;
  
• 
  Корпус 3 x 3 x 1 мм. 2.
  

Гироскоп – это прибор который измеряет угловое перемещение. С его помощью можно измерять угол вращения округ оси. Такие приборы могут использовать в качестве системы навигации и управления полетом летательных аппаратов: самолетов и различных БПЛА или для определения положения мобильных устройств.



Рисунок 5 – данные измеряемые гироскопом


 Рисунок 6 – внутренняя структура

Для примера рассмотрим характеристики МЕМС-гироскопа L3G3250A:

• 
  3-Осевой Аналоговый Гироскоп;
  
• 
  Иммунитет к аналоговому шуму и вибрациям;
  
• 
  2 шкалы измерения: ±625°/с и ±2500°/с;
  
• 
  Power down и Sleep режимы;
  
• 
  Функция самотестирования;
  
• 
  заводская калибровка;
  
• 
  Высокая чувствительность: 2 мВ/°/с при 625°/с
  
• 
  Встроенный фильтр нижних частот
  
• 
  Высокая температурная стабильность (0.08°/с/°C)
  
• 
  Высокое шоковое состояние: 10000g в течении 0.1 мс
  
• 
  Температурный диапазон от -40 до 85°C
  
• 
  Напряжение питания: 2.4 - 3.6В
  
• 
  Потребление: 6.3 мA в Normal, 2 мA в Sleep и 5 мкA в Power Down режимах
  
• 
  Корпус 3.5 x 3 x 1 LGA
  

Выводы

На рынке МЕМС-датчиков кроме рассмотренных в докладе примеров есть и другие элементы, среди которых:

• 
  Многоосевые (например, 9-осевые) датчики;
  
• 
  Компасы;
  
• 
  Датчики для измерения окружающей среды (давления и температуры);
  
• 
  Цифровые микрофоны и прочее.
  

Современная промышленная высокоточные микроэлектромеханические системы, которые активно применяются в транспортных средствах и портативных носимых компьютерах.