Микроэлектромеханические системы

Микроэлектромеханические системы [18] - это интегрированные системы, комбинирующие электрические и механические компоненты, изготовленные по технологиям, совместимым с технологией ИС, и имеющие размеры от 0,1 микрометра до сантиметров. МЭМС и НЭМС- устройства, обычно выполняются на полупроводниковой подложке.

Примерами МЭМС и НЭМС могут являться:

- акселерометры, – устройства для измерения ускорений – применяются в датчиках автомобильных подушек безопасности;

- микрокапиллярные устройства, – кремниевые чипы с микроканалами, переносящими, например, чернил на бумагу в струйных принтерах.

- гироскопы, датчики давления, микрозеркала, оптические переключатели, биомикросистемы и другие изделия.

В общем случае функциональная схема МЭМС и НЭМС включает: актуаторы и/или сенсоры (датчики), системы излучения (антенны), а также цепи обработки информации от датчиков и цепи управления.

Актуатор представляет собой исполнительное устройство, преобразующее электрическую, магнитную (и др.) энергию в механическую, что приводит к выполнению определенного действия, заданного управляющим сигналом.

Актуатор обладает следующими обязательными характерными признаками:

- предназначен для использования в составе системы верхнего уровня управления;

- обладает как минимум двумя входами (контрольный и силовой) и выходом, причем, по одному входу обеспечивается управление, по другому – подвод энергии, а энергетический выход служит для изменения состояния управляемого им объекта;

- в актуаторе происходит преобразование одного типа энергии в другой (например, энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию.

Наиболее перспективными актюаторами считаются пьезоэлектрический и гидравлический, но наибольшее распространение получила электростатическая активация из-за своей простоты и надежности. Магнитные и тепловые актюаторы потребляют относительно много энергии и сложны в реализации.

Для оценки микроактюаторов используют следующие критерии качества: линейность, точность, погрешность, повторяемость, разрешение, гистерезис, пороговое значение, люфт, шум, сдвиг, несущая способность, амплитуда, чувствительность, скорость, переходная характеристика, масштабируемость, выход по энергии.

Сенсор - это устройство, преобразующее входное воздействие различной физической природы в электрический сигнал. Все сенсоры классифицируются по измеряемому па­раметру (табл. 2). Сенсор и автогенератор, реализованные как еди­ная конструкция, представляют собой трансдюсер, который в совокупности со схемой индикации образует датчик [12, 18].