《微機電系統(MEMS) 元器件、電路及系統集成技術和套用》是2020年機械工業出版社出版的圖書，作者是維卡斯·喬杜里（Vikas Choudhary）。
基本介紹
- 中文名：微機電系統(MEMS) 元器件、電路及系統集成技術和套用
- 作者：維卡斯·喬杜里（Vikas Choudhary）
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2020年6月1日
- ISBN：9787111649588
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書共19章，分為兩大部分:第1～9章為突破性技術部分，討論各類新型微機電系統（MEMS）器件;第10～19章屬套用部分，詳細闡述以MEMS為基礎的各種新穎的套用。本書各章都具有完整性，既可以單獨閱讀，也可與其他章節連貫閱讀。
本書可供智慧型系統、軍事、航空航天、消費電子、可穿戴設備、智慧型家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域從事相關MEMS感測器、晶片及系統套用工作的工程師和設計師閱讀，也可用作大專院校相關專業本科生、研究生和教師的參考書。
圖書目錄
目 錄
譯者序
原書前言
第Ⅰ部分 突破性技術
第1章 技術突破———微系統到微納米系統 2
1.1 從微電子到微系統
1.2 微系統:納米技術與巨觀領域間的聯繫 12
1.3 自下而上納米技術:納米機電系統的未來 13
1.4 總結和展望 15
致謝 15
參考文獻 15
第2章 MEMS中的高 k電介質HfO2 17
2.1 概述 17
2.2 HfO2薄膜製造技術 18
2.2.1 不同的鍍膜技術 18
2.2.2 鍍膜和熱生長層 18
2.3 界面摻雜 1
2.4 輻射測試技術 24
2.5 總結和展望 31
致謝 31
參考文獻 32
第3章 MEMS的壓電薄膜 34
3.1 概述 34
3.2 壓電薄膜製造技術 34
3.3 薄膜的壓電性質 38
3.4 無鉛壓電薄膜 45
3.5 利用壓電薄膜製造微致動器技術 47
3.6 總結 55
參考文獻 55
第4章 高解析度微陀螺儀套用中的CMOS系統和界面 58
4.1 概述 58
4.2 陀螺儀的電控系統 62
4.3 案例研究:模式匹配音叉陀螺儀 64
4.4 總結和展望 75
參考文獻 76
第5章 體聲波陀螺儀 78
5.1 概述 78
5.2 工作原理 78
5.3 體聲波陀螺儀的設計 80
5.4 體聲波陀螺儀的實施方案 86
5.5 體聲波陀螺儀的測量技術 89
5.6 總結 93
致謝 93
參考文獻 94
第6章 CMOS/MEMS集成系統中機械撓性互連技術和矽通孔技術的套用 96
6.1 概述 96
6.2 MEMS和電路集成的必要性 97
6.3 普通集成技術 97
6.4 撓性I/O和撓性機械連線（MFI）技術 100
6.5 案例研究:MFI技術 101
6.6 案例研究:MEMS的TSV技術 106
6.7 總結 109
參考文獻 109
第7章 壓電MEMS振動能量採集器模型 113
7.1 為何採用環境能量採集器 113
7.2 通用模型 115
7.3 懸臂樑模型 122
7.4 完整的系統建模 132
7.4.1 設計流程 132
7.4.2 模型定義 133
7.4.3 評價 134
7.4.4 工藝變數 134
7.5 總結 134
附錄 135
參考文獻 136
第8章 電容式MEMS陀螺儀接口電路 139
8.1 MEMS陀螺儀工作原理 139
8.1.1 科里奧利效應 139
8.1.2 驅動模式的激勵 142
8.1.3 匹配與不匹配模式 144
8.2 讀出電路 145
8.2.1 連續時間感測技術 145
8.2.1.1 開環放大器 146
8.2.1.2 跨阻抗放大器 148
8.2.2 離散時間採樣 149
8.2.3 討論 152
8.3 非理想因素的考慮 152
8.3.1 正交誤差 153
8.3.2 直接耦合運動 153
8.3.3 驅動電路中的相位問題 154
8.4 總結 154
參考文獻 155
第9章 堅固耐用高性能陀螺儀系統中的機電電路 156
9.1 概述 156
9.2 振動陀螺儀的工作原理 156
9.3 數字陀螺儀的系統設計 159
9.3.1 陀螺儀信號處理電路中理想的CMOS系統設計 160
9.4 陀螺儀的誤差源 161
9.4.1 偏移誤差 161
9.4.2 正交誤差 161
9.4.3 驅動相位誤差 161
9.4.4 隨時間和溫度漂移 162
9.5 誤差校正技術和機電電路 162
9.6 驅動電路 164
9.7 可靠性 167
9.8 完整的系統 168
9.9 新穎套用 169
致謝 173
參考文獻 173
第Ⅱ部分 以MEMS為基礎的新穎套用
第10章 移動通信系統中的體聲波諧振器 176
10.1 BAW諧振器概念 176
10.1.1 BAW諧振器的結構形式 177
10.1.2 壓電性和阻抗曲線 178
10.2 BAW模型 179
10.2.1 以物理學為基礎的一維梅森模型 179
10.2.2 改進型巴特沃斯·范·戴克模型 181
10.3 BAW諧振器的重要性能參數 182
10.3.1 有效耦合係數 k2eff 182
10.3.2 品質因數 Q 183
10.3.3 k2eff和 Q 184
10.4 損耗機理和 Q 185
10.6 總結 191
致謝 191
參考文獻 191
第11章 空氣環境中的寬頻超音波發射機和感測器陣列 194
11.1 概述 194
11.2 超音波換能器技術 194
11.4 評價 201
11.5 套用 20
11.6 總結 210
致謝 210
參考文獻 210
第12章 以MEMS為基礎的層狀光柵傅立葉變換光譜儀 213
12.1 概述 213
12.2 MEMS驅動的層狀光柵FTIR光譜儀 215
12.3 諧振掃描MEMS層狀光柵傅立葉變換光譜儀 220
12.4 靜態MEMS層狀光柵傅立葉變換光譜儀 227
12.5 總結 230
參考文獻 231
第13章 射頻套用中的MEMS諧振器 233
13.1 概述 233
13.2 MEMS諧振器基礎知識 233
13.3 MEMS諧振器的套用 241
13.4 MEMS諧振器發展史 242
13.5 以MEMS為基礎的無線電收發機 247
13.6 含有MEMS諧振器的機械電路 249
13.6.1 以MEMS諧振器為基礎的濾波器 249
13.6.2 MEMS諧振器陣列 253
13.7 案例研究:MEMS諧振器的研製 256
13.8 案例研究:以諧振器為基礎的系統 261
13.8.1 MEMS諧振器陣列振盪器 261
13.8.2 以可程式MEMS諧振器為基礎的頻移鍵控發射機 263
參考文獻 265
第14章 利用攜帶型慣性和磁MEMS感測器組件及航跡推算法完成姿態重建和 實現剛體運動的捕獲:生物信標跟蹤記錄套用 269
14.1 概述 269
14.2 動機和問題 270
14.3 材料和方法 271
14.4 姿態估算的設計方法:互補濾波器 272
14.5 試驗驗證 275
14.6 對步行運動的三維位置估算 277
14.7 總結 282
致謝 282
參考文獻 282
第15章 無線遙控MEMS致動器和套用 285
15.1 概述 285
15.2 熱微致動器的無線致動:工作原理 287
15.3 水凝膠的射頻致動和植入式輸藥器件中的套用 288
15.4 無線SMA微夾鉗 291
15.5 多微致動器的無線控制 294
15.6 總結 299
致謝 299
參考文獻 299
第16章 先進MEMS觸覺感測和致動技術 303
16.1 概述 303
16.1.1 MEMS觸覺感測器的致動器材料 303
16.1.2 觸覺 303
16.2 觸覺感測器 306
16.3 觸覺致動器 319
16.4 總結 325
參考文獻 328
第17章 以MEMS為基礎的微加熱板裝置 331
17.1 目前技術水平 331
17.2 微加熱板設計過程 332
17.3 製造技術 339
17.4 微加熱板特性 341
17.5 金屬氧化物氣體感測器的微加熱板 343
17.6 熱輻射器微加熱板 344
致謝 346
參考文獻 346
第18章 採用慣性感測器的無線感測器網路 348
18.1 慣性測量裝置 348
18.1.1 慣性導航 348
18.1.2 MEMS IMU的誤差特性 349
18.2 無線感測器網路 351
18.2.1 物理層和介質訪問控制層 351
18.2.2 網路 352
18.2.3 無線感測器網路的網關 353
18.3 無線感測器網路慣性感測器 353
18.3.1 硬體設計 354
18.3.2 天線 355
18.3.3 軟體設計 357
18.4 套用 358
18.5 總結 360
參考文獻 360
第19章 有線和無線套用中的被動射頻聲波感測器和系統 362
19.1 概述 362
19.2 聲波射頻感測器的基本原理 363
19.3 查詢技術 368
19.4 聲波射頻感測器系統的有效實施 377
19.4.1 溫度測量 377
19.4.2 溫度和壓力感測器 377
19.4.3 化學感測器實例:氫氣檢測 379
19.5 總結 380
致謝 381
參考文獻 381
作者簡介
克日什托夫•印紐斯基（Krzysztof Iniewski）博士，曾就職於加拿大多倫多大學、阿爾伯塔大學、西蒙弗雷澤大學，以及美國博安思通信科技有限公司。他是CMOS新興技術研究協會主席。他擁有在美國、加拿大、法國、德國和日本等國註冊的18種國際專利，在國際期刊和會議上發表了100多篇研究論文，是一個經常受邀的演講者，被國際上多個組織聘為顧問。
維卡斯•喬杜里（Vikas Choudhary）先生，畢業於美國加州大學，獲得信號處理領域的碩士學位。在半導體工業，他有20多年的工作經驗，擁有5項專利。他主要從事過晶片間千兆信號高速交聯技術的線路和系統設計、接收器和發射器中先進時鐘和數據恢復系統設計，擔任過射頻積體電路（RFIC）子系統（如802.16e和802.11n）總體設計師和首席設計師。
