微機電係統原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[韓] 李基邦 著，馬曉軍，呂強，王國勝，魏曙光 譯

圖書標籤:

• 微機電係統
• MEMS
• 傳感器
• 微電子機械係統
• 微納技術
• 集成電路
• 物理學
• 工程學
• 電子工程
• 機械工程

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118094329

版次：1

商品編碼：11558092

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2014-04-01

頁數：597

內容簡介

　　 微機電係統（MEMS）技術研究主要針對微小係統 ，它在汽車、無綫電話、數碼相機 以及醫療設備等方麵都有著廣泛的應用。李基邦編著 的這本《微機電係統原理》通過作者研究以及參考其 他有價值的文獻， 針對MEMS提齣瞭統一法和封閉形式解方法，便於讀者 更好地理解MEMS中的綫性和非綫 性問題，以及開展相關應用設計。
全書共分九章，第一章為緒論部分，介紹瞭微機 電係統的量綱分析法。第二章介紹瞭 微製造技術。第三章為微機電係統在靜力平衡條件下 的靜力學分析。第四章為微結構的靜 力性能分析。第五章為微機電係統動力學分析。第六 章為微機電係統流體力學分析。第七 章介紹MEMS設計中涉及的基於電磁學的基本方程。第 八章和第九章介紹如何通過MEMS 組件的組閤設計具有特定功能的驅動器或傳感器。

目錄

第1章 引言
1.1 微機電係統
1.2 耦閤係統
1.3 所需知識
1.4 量綱分析
習題
第2章 微製造
2.1 體微加工和錶麵微加工
2.2 光刻
2.3 層沉積工藝
2.4 刻蝕法
2.5 製造工藝設計
習題
第3章 靜力學
3.1 靜力平衡
3.2 壓-張關係
3.3 熱應力
3.4 扭轉力矩作用下梁的性能
3.5 力矩-麯率之間的關係
3.6 梁方程
3.7 加勒金法
3.8 能量法
3.9 梁問題的能量方法
習題
第4章 微結構的靜力性能
4.1 微結構的元件
4.2 通用梁的剛度
4.3 杆係
4.4 剛度變換
4.5 平麵結構的靜力性能
4.6 殘餘應力
4.7 結構的立方力
4.8 勢能
4.9 勢能間的相似性
習題
第5章 動力學
5.1 三次方程
5.2 運動的描述
5.3 動態支配方程
5.4 勢能和動能之間的能量轉換
5.5 無阻尼自由振動係統
5.6 阻尼係統的振動
5.7 多自由度係統
5.8 連續係統
5.9 有效質量、阻尼和剛度
5.10 具有重復結構的係統
5.11 達芬方程
習題
第6章 流體動力學
6.1 黏性流
6.2 連續方程
6.3 納維-斯托剋斯方程
6.4 雷諾方程
6.5 庫埃特流動
6.6 流體中的振動闆
6.7 蠕動流
6.8 擠壓膜
習題
第7章 電磁學
7.1 電路的基本元件
7.2 基爾霍夫電流定律
7.3 靜電學
7.4 由電場産生的力和力矩
7.5 作用於各種物體的靜電力和力矩
7.6 電磁力
7.7 作用在電場和磁場中運動電荷上的力
7.8 壓阻
7.9 壓電性
習題
第8章 壓電和熱力驅動器
8.1 組閤梁
8.2 壓電驅動器
8.3 熱力驅動器
習題
第9章 靜電驅動器和電磁驅動器
9.1 電磁驅動器
9.2 梳驅動的驅動器
9.3 平行闆驅動器
9.4 扭轉驅動器
9.5 兩端固定梁驅動器
9.6 懸梁驅動器
9.7 間隙接近驅動器的動態響應
9.8 間隙接近驅動器的近似
9.9 電磁驅動器
習題
第10章 傳感器
10.1 力和壓力傳感器
10.2 加速度計
10.3 靜電加速度計
10.4 振動陀螺儀
10.5 其他結構
習題
附錄
參考文獻

前言/序言

現代通信設備中的關鍵組件：微納尺度下的精密設計與操控 本書並非聚焦於微機電係統的具體原理，而是深入探討瞭在日新月異的現代通信設備中，那些微納尺度下扮演著至關重要角色的精密組件。我們將帶領讀者穿越微觀世界，揭示這些肉眼幾乎無法察覺的部件是如何通過精巧的設計與製造，實現通信信號的生成、傳輸、接收與處理的。 第一章：傳感器技術在信號采集中的應用 通信係統的第一步是采集外界信息，而傳感器是實現這一功能的關鍵。本章將詳細闡述各種先進傳感器技術在通信領域的應用。我們將重點剖析基於壓電效應、壓阻效應、電容效應和光學原理的各類傳感器。例如，在智能手機中，微型麥剋風如何捕捉語音信號，並將其轉化為電信號；在無綫通信基站中，高靈敏度的射頻傳感器如何精確檢測微弱的信號強度。我們會探討這些傳感器的物理學基礎，分析其工作原理，並重點介紹其在提高信號采集精度、降低功耗以及實現小型化方麵所麵臨的挑戰與最新進展。從環境光感應到運動檢測，從溫度監測到濕度測量，各種傳感器共同構成瞭通信設備感知外部世界的“眼睛”與“耳朵”。 第二章：微型執行器驅動通信功能的實現 在接收到信息並進行處理後，通信設備需要通過執行器將信息以各種形式輸齣。本章將聚焦於驅動通信功能實現的微型執行器。我們將深入研究電磁驅動、靜電驅動、壓電驅動和形狀記憶閤金驅動等技術。例如，在智能手機的揚聲器中，微型音圈如何通過電磁力驅動振膜産生聲音；在觸覺反饋係統中，微型馬達如何模擬真實世界的觸感；在可調諧濾波器中，微型驅動器如何精確地改變光學或電學參數，以實現對特定頻率信號的選擇性傳輸。我們將詳細解析這些執行器的結構設計、材料選擇以及控製策略，探討如何提高其響應速度、精度和可靠性，同時保持極低的功耗。 第三章：光學器件在高速數據傳輸中的作用 隨著通信帶寬需求的爆炸式增長，光學器件在現代通信網絡中扮演著越來越核心的角色。本章將聚焦於微型光學器件在高速數據傳輸中的應用。我們將探討光縴通信中的關鍵組件，如微型激光器、光調製器、光探測器以及光開關。我們將深入分析其工作原理，例如激光器如何産生高強度、單色性的光源，光調製器如何將電信號轉化為光信號，以及光探測器如何將光信號高效地轉換為電信號。此外，我們還將介紹集成光子學的發展，探討如何在單一芯片上集成大量的光學元件，從而實現更緊湊、更低功耗、更高性能的光學通信模塊。從數據中心的互聯互通到5G基站的光信號傳輸，光學器件是支撐現代高速通信網絡的基石。 第四章：微流控技術與生物信號的通信處理 在一些新興的通信應用領域，微流控技術正逐漸展現其獨特的價值，尤其是在生物信號的采集與處理方麵。本章將介紹微流控技術如何與通信係統相結閤，實現對生物信號的精確操控與分析。我們將探討微通道的設計、流體控製機製以及微型泵與閥的應用。例如，在生物傳感器領域，微流控芯片如何實現對血液、唾液等體液樣品的精確分離、混閤與反應，並最終通過集成傳感器將生物信號轉化為可用於通信傳輸的電信號。我們將分析微流控技術在提高檢測靈敏度、降低試劑消耗以及實現便攜式診斷設備方麵的優勢，並展望其在遠程醫療、生物監測等通信相關領域的未來應用。 第五章：先進封裝與集成技術賦能通信設備的性能躍升 為瞭將上述各種微納尺度下的精密組件有效地集成到日益小型化、高性能化的通信設備中，先進的封裝與集成技術至關重要。本章將探討各種先進的封裝與集成策略。我們將分析三維堆疊技術、扇齣型晶圓級封裝（Fan-out WLP）、矽穿孔（TSV）技術以及芯片鍵閤技術。這些技術是如何在有限的空間內實現多芯片的高密度互連，如何有效管理散熱，以及如何保證信號的完整性。例如，在智能手機的處理器芯片中，通過先進的封裝技術，可以實現CPU、GPU、內存等多個功能單元的緊密集成，從而大幅提升計算性能與通信效率。我們將探討這些封裝技術如何影響設備的功耗、性能、可靠性以及製造成本。 本書旨在為讀者提供一個關於通信設備中微納尺度精密組件的宏觀視角，重點在於理解這些組件的工作原理、應用場景以及它們如何協同工作，共同構建起我們日益依賴的現代通信體係。我們希望通過本書的介紹，能夠激發讀者對通信技術背後精密工程的興趣，並對未來通信設備的發展趨勢有更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對未來科技發展趨勢有著敏銳洞察力的行業分析師。MEMS技術作為一項基礎性的工程技術，其發展往往預示著許多新興産業的興起。《微機電係統原理》這本書，我希望它能提供一個宏觀的視角，幫助我理解MEMS技術如何滲透到各個行業，並引發深刻的變革。書中是否會探討MEMS技術在物聯網（IoT）、5G通信、人工智能（AI）、自動駕駛等領域的關鍵作用？例如，海量的傳感器如何為物聯網提供數據支撐？MEMS技術如何提高通信設備的性能？AI如何利用MEMS傳感器獲取更豐富的數據以進行決策？自動駕駛汽車又依賴哪些MEMS器件來實現感知和控製？我希望能從這本書中獲得關於MEMS技術在未來社會發展中扮演角色的深刻洞察，從而更好地預測和分析相關産業的發展前景。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在光學精密加工領域摸爬滾打瞭多年的工程師，我對MEMS技術有著近乎癡迷的探索欲。每次在研討會或者行業展會上看到那些指甲蓋大小卻能實現復雜功能的微型器件，都感到無比震撼。這本書的標題——《微機電係統原理》——深深地吸引瞭我，因為它似乎直擊核心，旨在揭示MEMS的內在運作機製。我尤其關注書中對微執行器（microactuators）的論述。我知道MEMS不僅僅是傳感器，還能驅動物體進行運動，比如微型泵、微型閥門，甚至是微型機器人。這些微執行器是如何剋服慣性和阻力，實現精確、高效的運動控製的？它們是基於靜電、壓電、熱膨脹還是其他原理？書中是否會深入剖析這些驅動機製的物理基礎和工程實現？我希望它能提供豐富的理論推導和實操案例，幫助我理解如何在實際設計中選擇和優化微執行器。另外，MEMS器件的封裝和集成也是一個巨大的挑戰，微觀世界的器件如何在宏觀世界中穩定可靠地工作？書中對這部分內容的介紹是否詳盡？我期待看到關於如何保護微小器件免受環境影響，以及如何將其與其他電子元件進行高效協同的解決方案。這本書無疑是我在MEMS技術探索道路上的一本重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

我是一名即將畢業，正在為選擇就業方嚮而迷茫的大學生。我的專業是電子工程，學習瞭很多關於電路設計和集成電路的知識，但對MEMS這個領域還不是非常瞭解。《微機電係統原理》這本書，我希望它能為我打開一扇新的大門，讓我瞭解MEMS行業的發展現狀和未來趨勢，從而幫助我做齣更明智的職業選擇。書中是否會介紹MEMS行業的主要就業方嚮？例如，MEMS芯片的設計、工藝開發、測試、應用工程師等，這些崗位需要具備哪些核心技能？我是否需要進一步學習哪些專業知識纔能勝任？我希望能看到一些關於MEMS行業薪資水平、工作前景以及企業文化的信息，這些能幫助我更全麵地瞭解這個行業。另外，書中是否會提及一些知名的MEMS公司，以及它們的招聘需求？我希望能通過這本書，為我的求職之路做好充分的準備。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對材料科學和器件物理學有著濃厚興趣的博士生，正在研究新型納米材料在微納器件中的應用。《微機電係統原理》這本書，聽起來是一個非常適閤我深入瞭解MEMS器件底層物理機製的讀物。我尤其關注書中對MEMS器件的材料選擇和性能錶徵的論述。不同的應用場景對MEMS材料有著不同的要求，比如導電性、介電性、機械強度、熱穩定性等等。書中是否會詳細介紹當前主流的MEMS材料，如矽、多晶矽、氮化矽、石英、壓電陶瓷等，以及它們各自的優缺點和適用範圍？對於我正在研究的新型材料，書中是否會提及它們在MEMS領域的潛在應用前景，或者提供相關的理論基礎和實驗數據？另外，MEMS器件的可靠性和壽命也是一個關鍵問題，書中是否會討論影響器件性能衰減的因素，以及提高器件可靠性的方法？我希望這本書能為我的研究提供理論上的支持和思路上的啓發。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對科學史和技術發展脈絡充滿興趣的科普愛好者，尤其喜歡那種能夠追溯事物起源、揭示演進過程的讀物。《微機電係統原理》這個書名，讓我聯想到瞭一係列改變世界的微小發明。我很好奇，MEMS技術究竟是什麼時候，又是如何萌芽和發展的？它是否像半導體技術一樣，經曆瞭一個漫長而麯摺的探索過程？書中是否會追溯MEMS技術的曆史足跡，介紹那些奠定基石的理論發現和關鍵性發明？我希望能瞭解到，從最初的構想到如今的廣泛應用，MEMS技術是如何一步步剋服技術瓶頸，實現飛躍式發展的。例如，最早的MEMS傳感器是什麼樣的？它們是如何工作的？後來的技術改進是如何讓它們變得更小、更靈敏、更便宜的？我特彆希望能看到關於MEMS技術發展裏程碑事件的介紹，比如某個劃時代的器件的發明，或者某項關鍵工藝的突破。這類內容不僅能滿足我的好奇心，更能讓我深刻理解MEMS技術在整個科技發展史上的獨特地位和重要意義。

評分☆☆☆☆☆

我是一名普通的科技産品愛好者，雖然我不懂復雜的工程原理，但總是喜歡拆解身邊的電子産品，觀察它們內部的構造。《微機電係統原理》這本書，聽起來就充滿瞭神秘感，我希望它能讓我一窺那些隱藏在智能手機、智能手錶、無人機等設備中的“秘密武器”。我希望書中能用非常形象、生動的語言，並且配上大量的圖片甚至視頻（如果可能的話），來展示MEMS器件的實際樣子，以及它們是如何工作的。比如，我經常聽說的“陀螺儀”、“加速度計”，它們到底長什麼樣子？裏麵的那些微小結構是如何感知我的手機傾斜或者運動的？書中是否會介紹一些生活中常見的、使用瞭MEMS技術的有趣産品，並深入剖析它們的工作原理？我希望通過這本書，能讓我對這些每天陪伴我們的科技産品，有一個更深層次的認識，不再僅僅停留在“能用”的層麵，而是能理解“為什麼能用”的背後，是多麼精妙的技術。

評分☆☆☆☆☆

我是一名業餘時間喜歡鑽研各種電子DIY項目的愛好者。雖然我目前的水平還無法直接製造MEMS器件，但我對那些能夠實現復雜功能的微型模塊非常感興趣。《微機電係統原理》這本書，我希望它能為我提供一些關於MEMS模塊的原理性知識，讓我明白這些模塊是如何工作的，以及在DIY項目中如何運用它們。比如，我經常在一些開源硬件項目中看到使用MEMS傳感器的模塊，如BMP280（氣壓和溫度傳感器）、MPU6050（加速度計和陀螺儀）等。書中是否會詳細介紹這些常見MEMS傳感器的內部結構和工作原理？它們是如何將外部環境信息轉化為數字信號的？我希望能學習到如何正確地讀取和處理這些傳感器的數據，以及在我的DIY項目中實現一些有趣的功能，比如製作一個簡單的環境監測站，或者一個能夠感知運動的智能裝置。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就充滿瞭科技感，深邃的藍色背景搭配著精密的機械零件的剪影，讓人一眼就能感受到這是一本關於精密工程和微觀世界的讀物。拿到手裏，紙張的質感也相當不錯，厚實且略帶啞光，翻閱時沒有刺眼的熒光，更顯專業和沉靜。我是一名對機械自動化一直充滿好奇的在校學生，雖然我的專業方嚮是軟件開發，但常常會在業餘時間關注一些前沿的工程技術。之前對微機電係統（MEMS）這個概念有所耳聞，知道它在傳感器、醫療器械、消費電子等領域有著廣泛的應用，但始終覺得它像一個遙不可及的神秘領域。這本書的齣現，恰好滿足瞭我渴望深入瞭解MEMS的願望。從我翻閱的目錄來看，它似乎涵蓋瞭MEMS的基礎理論、關鍵工藝、設計方法以及一些典型的應用案例。我特彆期待看到關於微傳感器工作原理的詳細介紹，比如那些能夠感知溫度、壓力、加速度甚至生物信號的微小器件，它們是如何將物理世界的信息轉化為電信號的？書中會解釋這些神奇的過程嗎？另外，MEMS製造工藝的復雜性也一直讓我感到好奇，半導體製造技術與機械加工技術是如何巧妙結閤的？光刻、蝕刻、沉積等過程在微觀尺度上是如何實現的？我希望這本書能用通俗易懂的語言，配閤清晰的插圖，將這些復雜的工藝流程一一呈現，讓我這個“門外漢”也能窺探到其中的奧妙。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對微流控技術在生物醫學領域應用充滿熱情的科研人員。微流控芯片，也被稱為Lab-on-a-chip，很多都屬於MEMS技術的範疇。《微機電係統原理》這本書，我希望它能提供關於微流控芯片製造工藝和工作原理的深入解讀。我特彆關注書中對微通道設計、流體控製以及與生物樣本相互作用的機製的闡述。微流控芯片是如何實現對微量流體的精確控製和混閤的？如何設計齣具有特定功能的微通道結構，以實現細胞分選、DNA擴增、藥物篩選等復雜生物分析過程？書中是否會介紹一些成功的微流控芯片應用案例，並分析其背後的MEMS技術支撐？我希望這本書能為我提供理論上的指導，幫助我更好地理解和設計用於生物醫學研究的微流控器件。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新興技術始終保持高度關注的投資人，我一直在尋找那些具有顛覆性潛力的領域。《微機電係統原理》這本書，從書名上看，就給我一種“硬核”科技的印象。我希望它能提供清晰的、可量化的信息，幫助我評估MEMS技術的市場前景和商業價值。書中是否會詳細介紹MEMS技術的産業鏈構成？從材料、設備、設計、製造到應用，每個環節的參與者和技術壁壘是怎樣的？我更關心的是，MEMS技術目前最成熟、最具商業化潛力的應用領域有哪些？例如，在智能手機中的傳感器、汽車領域的ADAS係統、醫療健康領域的診斷設備等，這些領域對MEMS的需求有多大？未來的增長趨勢如何？書中是否會提供一些數據分析和市場預測？另外，MEMS技術的研發周期和成本如何？這對於我評估項目的可行性和投資迴報至關重要。我期望這本書能幫助我理清MEMS技術的商業邏輯，發現那些能夠帶來豐厚迴報的投資機會。