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微机械元件和仪器新进展换气扇

时间:2022/07/13 18:32:39 编辑:

微机械元件和仪器新进展

一、前言

微电子技术的发展,为通讯、信息处理和生产、生活及办公自动化等领域带来了巨大的进步,使人类的生活方式、思维方式和社会的产业结构发生了巨大的变化,将人类带入了信息时代。

在电子技术深入发展的同时,一项新的技术棗微机械技术悄然的诞生。微机械发展迅速,具有巨大的发展潜力和应用前景。许多科学家坚信,它将成为继微电子技术之后又一项推动社会迅速进步的革命性技术。

微机械的全称为微电子机械系统,是以微电子技术和微加工技术为基础的一项新技术。早在六十年代,微机械技术的概念就开始萌芽,一些富有创见的科学家开始探索用硅的微加工方法,制作传感器、执行器和控制器,并设想将它们集成在微小的几何空间,从而形成高度自动化、智能化、可以大批量生产、价格低廉的微电子机械系统。八十年代末,微机械压力传感器等技术的成熟并市场化,IC工艺制作的静电微电机的研制成功,标志着微机械技术已经发展成了一门独立的新兴学科。在科学家们的推动下,微机械技术受到了美国、德国、日本等发达国家的重视,投入了大量的人力物力,十余年间,微机械技术取得了众多新成果,微机械技术透浸到众多领域,产生了巨大的经济和社会效益,展现了美好的前景。

二、微机械元件

微机械元件既可以作为独立的器件,应用于宏观的机电系统中,又可以作为微机械集成系统的单元,是微机械迄今为止研究和开发的主要内容。

微机械的研究主要集中在硅基器件上,这与硅的良好的机械性能和与IC工艺的兼容性有关。早期研制成功并商品化的器件是结构简单的传感器棗硅压力传感器,这种传感器性能优良,成本低廉,市场增长十分迅速,95年产量为5千万件,预计2225年产量将达2亿2千万件[2>。2995年全球传感器市场为62亿美元,其中约4分之2为微机械传感器,微机械传感器从起步至今仅十余年历程,发展如此迅速,表现出微机械技术的强大的生命力。

微机械传感器市场潜力仍非常大,不仅可以进一步替代传统传感器,由于其价格低廉,必将在更多领域得到应用,从而开辟更广阔的新兴市场。国际上许多著名的公司如,Rosemout、Analog Devices和Motorola均有积极的微机械传感器市场发展计划。

微机械元件应用

微机械器件的优势在于大批量生产时成本低廉,产品的性能- 价格比明显优于传统器件。目前具有广阔市场的应用领域包括:

2、多功能绝对压力传感器

石油危机和人们对环境保护的要求,使汽车制造商必须改进油料燃烧的经济性,提高汽车单位重量油料的行程,改善汽车尾气质量。基本的方法是严格控制燃料与空气的比例。这种控制系统的关键元件为多功能绝对压力传感器。2995年这种传感器产量为二千五百万件。

2、医用压力传感器

在使用微机械传感器以前,测量血压用的是可靠性较低的普通压力传感器。这些传感器在使用前须稳定化和标定,测血压的费用较高。

汽车用多功能硅压力传感器研制成功,激励人们成功地开发出医用压力传感器,这种医用传感器使用前不需标定和稳定化,使用费用很低,在严重的疾病的诊断和治疗棗如心脏手术等医疗中得到广泛应用,2995年产量为一千八百万件[2,3>。

3、加速度传感器

九十年代初,硅加速度传感器已由实验研究转入实际应用,应用于汽车车祸传感和刹车及安全汽囊释放控制系统。95年年产量逾五百万件[4>。在过去的二十中,虽然美国由于汽车数量增加车祸的数量增加了75%,而车祸死亡率却减少了52%。这与微机械加速度传感器在汽车中的应用有很大的关系。

二、市场预测

十年前,微机械器件仅有硅压力传感器具有较大市场应用,而如今,加速度传感器已在几年的时间中产量由22万件增加到近2千万件,而许多其它微机械器件也逐步商业化,市场价值达数十亿美元。现在,非传感器类微机械器件的市场还非常小,但有理由预测,在今后十年,非传感器类微机械器件将会有明显增长。

近期有较好市场前景的微机械器件有:

2、压力传感器

微机械硅基压力传感器将进一步增长,应用于汽车和智能化网络输出等方面[5>。汽车传感器的应用包括:燃油汽化、高压喷油、发动机的多功能压力传感器、电子刹车等。

2、惯性传感器

惯性传感器发展十分迅速,包括加速度计、转速计和陀螺仪等,主要应用于汽车稳定性控制和驾驶控制及虚拟现实控制器等方面,以汽车安全气囊释放为目标的加速度传感器已经开发成功,尺寸仅为3mm×3mm,量程为5g,预计价格为每件25美元[6>。

惯性传感器可作为智能惯性导航的核心器件,应用于汽车、飞机和航天器件的驾驶和控制,

3、流体控制器

流体器件,如压力阀,将逐步商品化并有较快的增长。但目前微机械流体器件由于操作温度范

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