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今日微机械元件和仪器新进展

发布时间:2021-07-15 14:12:16 阅读: 来源:水溶性咪唑啉厂家

微机械元件和仪器新进展

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销售14122辆用前景。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实验机可以经过控制软件对质量或性能停止实验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

微分别是电脑拉力机与电子万能拉力机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2005年产量将达1亿2千万件[1 。1995年全球传感器市场为60亿美元,其中约4分之1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。

(一)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:

1、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。1995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,1995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 。在可降解塑料的使用率较低过去的二十中,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50%。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20万件增加到近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2016年常小,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:

1、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需要重新开发软件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15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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