微機(jī)電系統(tǒng)MEMS基礎(chǔ)

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

微機(jī)電系統(tǒng)與分子納米技術(shù)或分子電子學(xué)的超前概念不同。微機(jī)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(jī)電設(shè)備的尺寸通常在20微米到一毫米之間。它們內(nèi)部通常包含一個(gè)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(jī)電系統(tǒng)相當(dāng)大的表面積/體積比，諸如靜電和浸潤(rùn)等表面效應(yīng)要比慣性和比熱等體效應(yīng)大很多。

微機(jī)電系統(tǒng)的加工技術(shù)由半導(dǎo)體加工技術(shù)改造而來(lái)，使其可以應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，而后者一般用來(lái)制造電子設(shè)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(shè)備的加工方式。

歷史

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

簡(jiǎn)介

微機(jī)電系統(tǒng)是微米大小的機(jī)械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產(chǎn)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(gè)大小范圍中日常的物理經(jīng)驗(yàn)往往不適用。比如由于微機(jī)電系統(tǒng)的面積對(duì)體積比比一般日常生活中的機(jī)械系統(tǒng)要小得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤(rùn)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(chǎn)半導(dǎo)體的技術(shù)如表面微加工、體型微加工等技術(shù)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(chǎn)微機(jī)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(xué)或電子工業(yè)生產(chǎn)大批量的便宜的系統(tǒng)。成功的小公司則集中于生產(chǎn)創(chuàng)新的技術(shù)。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(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜性和效率不斷提高。

常見的汽車行業(yè)應(yīng)用有：

在汽車里作為加速規(guī)來(lái)控制碰撞時(shí)安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)的施用
在汽車?yán)镒鳛橥勇輥?lái)測(cè)定汽車傾斜，控制動(dòng)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(xué)上測(cè)量血壓
數(shù)字微鏡芯片
微型麥克風(fēng)陣列
MEMS微型投影儀
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)光交換系統(tǒng)，這是一個(gè)與智能灰塵技術(shù)的融合
設(shè)計(jì)微機(jī)電系統(tǒng)最重要的工具是有限元分析。

技術(shù)
微機(jī)電系統(tǒng)有多種原材料和制造技術(shù)，選擇條件是系統(tǒng)的應(yīng)用、市場(chǎng)等等。