微机电系统技术

定义与基本概念

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）是指利用集成电路（IC）工艺和微组装工艺，基于各种物理效应，将机械、电子元器件集成在一个基片上的微型系统。MEMS技术是传感器微型化、集成化发展的重要支撑。

主要特点

根据课件，MEMS技术具有四个主要特点：

• 微型化：器件尺寸可小至微米量级，显著减小体积和重量。
• 集成化：可将多个传感元件、执行器及电路集成在同一芯片或基片上。
• 低功耗：微型结构通常功耗较低，适合便携和电池供电应用。
• 产业化能力强：基于IC工艺，适合批量制造，成本可控，易于产业化。

微结构与晶圆

MEMS器件常见形式包括晶圆、微型齿轮组、微结构阵列及复杂机械组件。这些结构通过光刻、刻蚀、沉积等微加工工艺在硅等基片上制作。

微型化与集成化的作用

• 微型化：使传感器尺寸、结构、材料、特性乃至所依据的物理作用原理均可能发生变化。微传感器具有体积小、重量轻、功耗低和可靠性高等优越技术性能，在国防、汽车、航空航天、信息技术、通信产品、分析化学、生物、医疗等领域广泛应用。
• 集成化：分为两种情况：一是同功能集成，将同类传感元件排列成阵列；一维阵列扩展线上的采样，二维阵列可扩展面上的采样；二是不同功能集成，即将不同功能的传感器一体化，组装成一个器件，可同时测量多种参数。集成化有助于减小干扰、提高灵敏度和方便使用。

产业化作用

MEMS技术基于集成电路工艺，适合大批量生产，能够降低生产成本、减小体积，并有效提高传感器的稳定性、可靠性、安全性等性能指标，推动传感器在消费电子、汽车、医疗等领域的产业化应用。

陀螺仪尺寸对照与原理边界

早期机械式陀螺仪（如V-2弹道导弹所用）体积大、结构复杂。MEMS陀螺仪则集成在手机等便携设备中，尺寸极小。课件特别注明：。机械式陀螺仪通常基于角动量守恒原理，而MEMS陀螺仪多基于科里奥利力等微机械振动原理，两者在物理机制上存在本质区别。

符号与单位

本知识点不涉及特定公式符号；尺寸单位通常为微米（μm）或毫米（mm），功耗单位通常为毫瓦（mW）或微瓦（μW）。