微機電系統(tǒng)MEMS基礎

微機電系統(tǒng)（英語：Microelectromechanical Systems，縮寫為 MEMS）是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術，它的操作范圍在微米范圍內。比它更小的，在納米范圍的類似技術被稱為納機電系統(tǒng)（nanoelectromechanical systems，NEMS）。微機電系統(tǒng)在日本被稱作微機械（micromachines），在歐洲被稱作微系統(tǒng)技術（Micro Systems Technology，MST）。

微機電系統(tǒng)與分子納米技術或分子電子學的超前概念不同。微機電系統(tǒng)由尺寸為1至100微米（0.001至0.1毫米)的部件組成，而且微機電設備的尺寸通常在20微米到一毫米之間。它們內部通常包含一個微處理器和若干獲取外界信息的微型傳感器。在這種尺寸范圍下，經(jīng)典物理基本定律通常不適用。而且由于微機電系統(tǒng)相當大的表面積/體積比，諸如靜電和浸潤等表面效應要比慣性和比熱等體效應大很多。

微機電系統(tǒng)的加工技術由半導體加工技術改造而來，使其可以應用到實際當中，而后者一般用來制造電子設備。其加工方式包含了molding and plating，濕法刻蝕（氫氧化鉀，四甲基氫氧化銨）和干法刻蝕（RIE和DRIE），電火花加工（EDM），和其他一些能夠制造小型設備的加工方式。

歷史

微型機械的概念在相應的加工技術出現(xiàn)之前就被提出了。1959年，理查德·費曼在加州理工學院進行題為《底層還有大空間》（英語：There's Plenty of Room at the Bottom）的演講。費曼在演講中提出了在原子尺度上操縱物質的可能性以及將面臨的挑戰(zhàn)。 1964年，西屋公司的一支團隊制造出了第一批微機電設備。這種設備名叫諧振柵極晶體管（英語：resonant gate transistor）

簡介

微機電系統(tǒng)是微米大小的機械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小范圍中日常的物理經(jīng)驗往往不適用。比如由于微機電系統(tǒng)的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統(tǒng)要小得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤濕等比體積現(xiàn)象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產半導體的技術如表面微加工、體型微加工等技術制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。

生產微機電系統(tǒng)的公司的大小各不相同。大的公司主要集中于為汽車、生物醫(yī)學或電子工業(yè)生產大批量的便宜的系統(tǒng)。成功的小公司則集中于生產創(chuàng)新的技術。所有這些公司都致力于研究開發(fā)。隨著傳感器的發(fā)展微機電系統(tǒng)的復雜性和效率不斷提高。

常見的汽車行業(yè)應用有：

在汽車里作為加速規(guī)來控制碰撞時安全氣囊防護系統(tǒng)的施用
在汽車里作為陀螺來測定汽車傾斜，控制動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)
在輪胎里作為壓力傳感器，在醫(yī)學上測量血壓
數(shù)字微鏡芯片
微型麥克風陣列
MEMS微型投影儀
在計算機網(wǎng)絡中充當光交換系統(tǒng)，這是一個與智能灰塵技術的融合
設計微機電系統(tǒng)最重要的工具是有限元分析。

技術
微機電系統(tǒng)有多種原材料和制造技術，選擇條件是系統(tǒng)的應用、市場等等。