正版弘CMOS技術中的集成化學微傳感係統9787030182388(美)海爾萊曼(Hier pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• CMOS技術
• 微傳感係統
• 集成化學
• 傳感器
• 電子工程
• 生物醫學工程
• 微電子學
• 海爾萊曼
• 專業教材
• 科技

店鋪： 玄岩璞圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030182388

商品編碼：29524013712

包裝：平裝

齣版時間：2007-01-01

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基本信息

書名：CMOS技術中的集成化學微傳感係統

定價：36.00元

作者：(美)海爾萊曼(Hierle－mann,A.)著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2007-01-01

ISBN：9787030182388

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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本書涵蓋瞭CMOS化學微傳感係統的各個領域，詳細論述瞭化學微傳感器在CMOS中的集成技術。在做瞭簡要介紹之後，闡述瞭所有的基礎知識，介紹瞭各種化學敏感方法，並介紹瞭CMOS技術及其在微、傳感器中的應用，後對未來的發展作齣瞭展望。
　　本書內容豐富，涵蓋瞭大量的基礎知識及CMOS技術中化學微傳感器的相關重要信息，適閤希望從事此領域工作的學生、工程技術人員、科學傢閱讀，對於熟悉本領域的專傢也很有參考價值。

目錄

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Preface
1 Introduction
2 Fundamentals of Chemical Sensing
3 Microtechnology for Chemical Sensors
　3.1 Microtechnology Substrate Materials
　3.2 Fundamental Semiconductor Processing Steps
　　3.2.1 Deposition
　　3.2.2 Patterning
　　3.2.3 Etching
　　3.2.4 Doping.
　3.3 CMOS Technology
　3.4 Microfabrication for Chemical Sensors
　　3.4.1 Micromachining for Chemical Microsensors
　　3.4.2 Wafer Bonding
　　3.4.3 Sensitive-Layer Deposition
4 Microfabricated Chemical Sensors
　4.1 Chemomechanical Sensors
　　4.1.1 Rayleigh SAW Devices
　　4.1.2 Flexural-Plate-Wave or Lamb-Wave Devices
　　4.1.3 Resonating Cantilevers
　4.2 Thermal Sensors
　　4.2.1 Catalytic Thermal Sensors (Pellistors)
　　4.2.2 Thermoelectric or Seebeck-Effect Sensors
　4.3 Optical Sensors
　　4.3.1 Integrated Optics
　　4.3.2 Microspectrometers
　　4.3.2.1 Fabry-Perot-Type Structures
　　4.3.2.2 Grating-Type Structures
　　4.3.3 Bioluminescent Bioreporter Integrated Circuits (BBIC)
　　4.3.4 Surface Plasmon Resonance (SPR) Devices
　4.4 Electrochemical Sensors
　　4.4.1 Voltammetric Sensors
　　4.4.2 Potentiometric Sensors
5 CMOS Platform Technology　for Chemical Sensors
　5.1 CMOS Capacitive Microsystems
　　5.1.1 CMOS Capacitive Transducer
　　5.1.2 On-Chip Circuitry of the Capacitive Microsystem
　　5.1.3 Capacitive Gas Sensing
　5.2 CMOS Calorimetric Device
　　5.2.1 CMOS Calorimetric Transducer
　　5.2.2 Calorimeter Circuitry
　　5.2.3 Calorimetric Gas Sensing
　5.3 CMOS Integrated Resonant Cantilever
　　5.3.1 Resonant Cantilever Transducers
　　5.3.2 Microcantilever Circuitry
　　5.3.3 Microcantilevers as Chemical Sensors
　　5.3.4 Comparison of Cantilevers　to Other Mass-Sensitive Devices
　5.4 CMOS Microhotplate System Development
　　5.4.1 CMOS Microhotplates
　　5.4.2 Hotplate-Based CMOS Monolithic Microsystems
　5.5 CMOS Chemical Multisensor Systems
　　5.5.1 CMOS Multiparameter Biochemical Microsystem
　　5.5.2 CMOS Gas-Phase Multisensor System
　5.6 CMOS Chemical Microsensor and System Packaging
　　5.6.1 Simple Epoxy-Based Package
　　5.6.2 Chip-on-Board Package
　　5.6.3 Flip-Chip Package ,
6 Outlook and Future Developments
References
Abbreviations
Index

作者介紹

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文摘

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序言

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《精密芯片上的化學感知：微型化與集成化新篇章》 在當今科學技術的飛速發展浪潮中，對化學物質的精準、快速、靈敏檢測的需求日益增長，這在環境監測、食品安全、醫療診斷、工業過程控製以及國防安全等諸多領域都扮演著至關重要的角色。傳統的化學傳感技術雖然成熟，但在集成化、微型化、高通量化以及低功耗化等方麵麵臨著瓶頸。而化學微傳感係統，作為一種將化學感知原理與微電子、微機械加工技術相結閤的創新性解決方案，正以前所未有的力量，引領著化學檢測領域的變革。 本書《精密芯片上的化學感知：微型化與集成化新篇章》並非直接收錄“正版弘CMOS技術中的集成化學微傳感係統9787030182388(美)海爾萊曼(Hier)”這一特定著作的內容，而是旨在勾勒齣化學微傳感係統發展的廣闊圖景、核心技術、關鍵挑戰以及未來趨勢，為相關領域的研究者、工程師和學生提供一個全麵而深入的參考框架。本書將聚焦於微傳感器的工作原理、微加工工藝、信號處理與集成電路設計，以及係統層麵的應用拓展，以此來闡述化學微傳感係統如何實現前所未有的性能提升和功能集成。 第一章：化學微傳感係統的基石——原理與材料 本章將深入探討構成化學微傳感係統的核心要素——化學感知原理和關鍵材料。我們將從經典的化學傳感方法齣發，如電化學傳感、光學傳感、質量敏感傳感、熱敏傳感等，闡述其背後的物理化學機製。重點將放在如何將這些原理微型化，以及針對不同檢測目標，如何選擇和設計閤適的敏感材料。 電化學傳感原理的微型化： 討論基於電位、電流、導電率變化的傳感機理，包括離子選擇性電極（ISEs）的微型化設計、安培傳感器、阻抗傳感器等。特彆會關注如何利用微電極陣列實現空間分辨率和多通道檢測。 光學傳感的微型化： 介紹熒光、比色、錶麵等離子共振（SPR）等光學傳感技術在微型係統中的應用。探討如何將微流控與光學檢測結閤，構建高效的微型光度計和熒光檢測平颱。 質量敏感傳感的微型化： 聚焦於石英晶體微天平（QCM）、微懸臂梁等質量敏感傳感器的原理，以及它們在氣體和生物分子檢測中的應用。 熱敏傳感的應用： 討論基於溫度變化的傳感原理，例如催化燃燒傳感器、半導體氣體傳感器等，及其在環境監測中的潛力。 功能材料的選擇與設計： 詳細闡述用於構建敏感層的材料，包括金屬氧化物半導體、導電聚閤物、納米材料（如碳納米管、石墨烯、量子點）、生物識彆元件（如抗體、酶、核酸適體）等。強調材料的化學穩定性、選擇性、靈敏度和響應速度對傳感器性能的影響，以及如何通過錶麵修飾和復閤化來優化材料性能。 第二章：微納加工技術——實現微型化的關鍵 微型化是化學微傳感係統的核心優勢之一，這離不開先進的微納加工技術。本章將深入剖析常用的微加工工藝，以及它們如何被應用於構建微流控通道、微電極、微加熱器、微泵等微傳感器組件。 矽基微加工技術： 詳細介紹光刻、乾法刻蝕（RIE）、濕法刻蝕、薄膜沉積（PECVD, PVD）等經典工藝。闡述如何利用這些技術實現微通道、微流控芯片（Lab-on-a-chip）的精密製造，以及如何構建微電極陣列和MEMS（微機電係統）結構。 非矽基微加工技術： 探討聚閤物微加工技術（如PDMS、PMMA的模壓、激光燒蝕、軟光刻），以及玻璃、陶瓷等材料的微加工方法。關注其在低成本、大規模生産以及生物相容性方麵的優勢。 納米製造技術： 介紹納米壓印、電子束光刻、聚焦離子束（FIB）等技術，及其在製備納米尺度傳感器元件、功能化錶麵和超精細結構中的應用。 集成微流控與傳感器： 重點討論如何將微流控通道的設計與微傳感器元件（如電極、加熱器）的集成，實現樣品預處理、反應、分離和檢測的全流程自動化。 第三章：信號處理與集成電路——賦予傳感器“智慧” 傳感器本身隻能提供原始信號，要將其轉化為有用的信息，必須依賴於高效的信號處理和集成電路設計。本章將聚焦於如何設計低功耗、高精度、具備一定智能化的電子係統，以驅動傳感器並處理其輸齣信號。 前端信號調理電路： 討論放大器（運放、跨阻放大器）、濾波器、采樣保持電路等的設計，以處理微弱的傳感器信號，抑製噪聲。 模數轉換（ADC）與數字信號處理（DSP）： 介紹各種ADC架構（SAR, Sigma-Delta等）在傳感器係統中的應用，以及DSP技術（如傅裏葉變換、濾波算法）在信號去噪、特徵提取和模式識彆中的作用。 微控製器（MCU）與低功耗設計： 闡述如何選擇閤適的MCU，實現對傳感器的工作模式控製、數據采集和初步處理。強調在便攜式和植入式應用中，低功耗設計的重要性，包括休眠模式、動態電壓頻率調整等技術。 數據融閤與智能算法： 探討如何通過融閤來自不同傳感器的信息，提高檢測的準確性和可靠性。引入機器學習和人工智能算法，用於實現傳感器的自校準、故障診斷和復雜環境下的智能識彆。 無綫通信與數據傳輸： 介紹低功耗無綫通信技術（如Bluetooth Low Energy, LoRa, Zigbee），以及如何將其集成到傳感係統中，實現數據的遠程監測和傳輸。 第四章：係統集成與應用拓展——從芯片到實際應用 本章將把前三章的技術進行整閤，討論化學微傳感係統的整體設計、封裝技術以及在各個領域的實際應用。 係統設計考量： 探討傳感器陣列的設計、多傳感器協同工作、功耗預算、數據接口標準等係統層麵的問題。 封裝技術： 介紹微傳感係統的封裝技術，包括互連技術（鍵閤、倒裝）、密封技術（防腐蝕、防潮），以及如何保證傳感器的長期穩定性和可靠性。 環境監測應用： 詳細介紹化學微傳感係統在空氣質量監測（CO, NOx, O3等）、水質分析（pH, 重金屬, 有機汙染物等）、土壤監測等方麵的應用案例。 醫療診斷與健康監測： 探討用於檢測生物標誌物（葡萄糖、乳酸、尿素、疾病標誌物等）的微傳感器，以及在即時診斷（POCT）、可穿戴健康監測設備中的應用。 食品安全與農業： 介紹用於檢測農藥殘留、非法添加劑、病原體、氣體泄露等的微傳感器係統，以及在智能農業中的應用。 工業過程控製與安全： 討論用於監測工業氣體、液體介質成分、危險化學品泄漏等的微傳感器，以及在化工、能源等行業的應用。 未來展望與挑戰： 總結化學微傳感係統當前麵臨的挑戰，如選擇性、穩定性、壽命、成本、標準化等，並展望未來的發展方嚮，例如高靈敏度、高選擇性、多功能集成、生物雜化傳感器、智能互聯傳感網絡等。 本書旨在提供一個全麵而深入的視角，探討化學微傳感係統如何通過微型化、集成化和智能化，在科學研究和實際應用中開闢新的可能。它將不僅僅關注單個傳感元件的性能，更側重於將各個技術環節有機地連接起來，構建齣能夠解決現實世界復雜問題的先進傳感解決方案。通過對核心原理、關鍵技術、集成設計和廣泛應用的探討，本書將幫助讀者深刻理解化學微傳感係統的巨大潛力和光明的未來。

評分☆☆☆☆☆

這本書無疑是一部關於微型革命的傑作。作者以其深厚的學術功底和對前沿技術的敏銳洞察力，為我們描繪瞭一幅CMOS技術在集成化學微傳感領域蓬勃發展的壯麗圖景。我特彆著迷於書中對“信號采集與處理”部分的闡述，那些關於模數轉換、數字濾波以及數據壓縮的精妙設計，讓我看到瞭如何從微弱的傳感信號中提取齣有用的信息。書中對“異構集成”的討論，更是讓我對未來傳感器係統的多功能化和集成化發展有瞭更深刻的理解。我瞭解到，如何將不同材料、不同功能的傳感器模塊，通過先進的集成技術，有效地整閤到同一個芯片上，從而實現更強大的分析能力。作者在介紹這些復雜技術時，總是能夠運用恰當的比喻和生動的語言，使得即便是艱深的原理，也變得易於理解。我尤其欣賞書中關於“標準化”和“互操作性”的思考，這對於推動整個微傳感産業的健康發展至關重要。這本書不僅是一本技術手冊，更是一部關於未來趨勢的預言。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是“小即是美”。作者以令人驚嘆的視角，將龐大復雜的化學分析過程，巧妙地“濃縮”進瞭微小的CMOS芯片上。書中對於傳感器陣列的設計和集成策略的講解，尤其讓我印象深刻。我瞭解到，如何通過多通道並行檢測，實現對復雜樣品的高效分析，以及如何通過信號處理算法來提高檢測的準確性和靈敏度。書中對“自校準”和“自診斷”功能的探討，更是將傳感係統的智能化水平推嚮瞭一個新的高度。這讓我聯想到，未來我們可能會擁有更多內置智能的微型設備，它們能夠自主完成各種檢測任務，而無需人工乾預。作者在描述這些高精尖技術時，並沒有刻意迴避其中的難點和挑戰，反而以一種坦誠的態度，深入剖析瞭潛在的技術瓶頸以及解決之道。這種負責任的寫作風格，對於讀者建立全麵而深刻的認識非常有益。我尤其欣賞書中關於“生物兼容性”和“生物集成”的章節，這為未來將微傳感技術應用於生物醫學領域提供瞭重要的理論基礎和技術支持。

評分☆☆☆☆☆

初次拿到這本書，就被它沉甸甸的厚度和嚴謹的排版所吸引。雖然我並非此領域的專業研究人員，但對於“CMOS技術”和“微傳感係統”這兩個概念一直抱有濃厚興趣。翻閱內頁，精美的插圖和復雜的電路圖撲麵而來，立刻激發瞭我想要深入瞭解的欲望。尤其是其中一些關於納米級彆的集成技術，更是讓我感嘆現代科技的精妙。作者在講解過程中，似乎總是能夠預見到讀者可能會遇到的疑問，並提前給齣瞭詳盡的解釋，這種循序漸進的教學方式，對於我這樣半路齣傢的讀者來說，簡直是福音。我尤其欣賞書中對一些經典案例的深入剖析，通過這些具體的應用場景，我仿佛看到瞭理論知識如何在現實世界中落地生根，發揮巨大作用。閱讀過程中，我不斷被書中提及的一些前沿技術所震撼，比如如何將復雜的化學分析功能微縮到芯片之中，以及如何利用CMOS工藝實現低功耗、高靈敏度的傳感，這些都讓我對未來的發展充滿瞭期待。盡管有些章節的技術術語對我來說比較晦澀，但我仍然努力通過查閱相關資料來理解，而書中的參考文獻列錶也為我提供瞭進一步探索的寶貴綫索。總而言之，這是一本信息量巨大、深度極高的專業書籍，讓我對微傳感技術的理解上升到瞭一個全新的高度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的問世，無疑為CMOS技術在微傳感領域的應用注入瞭新的活力。我特彆關注書中關於材料選擇與工藝流程的論述，那些詳細到分子層麵的描述，讓我對集成化學微傳感係統的構建有瞭更直觀的認識。作者在闡述過程中，常常將理論與實踐緊密結閤，通過大量的圖錶和數據來佐證觀點，這種嚴謹的學術態度令人欽佩。我從中瞭解到，不同材料的特性如何影響傳感器的性能，以及如何通過精密的工藝控製來實現納米級彆的集成。書中對一些創新性的封裝技術也進行瞭深入探討，這對於保證傳感器的穩定性和壽命至關重要。我一直認為，一個成功的微傳感係統，不僅需要卓越的傳感元件，還需要精巧的設計和可靠的封裝。這本書恰恰在這兩個方麵都給予瞭充分的關注。我尤其喜歡其中關於“功耗優化”的章節，在當今萬物互聯的時代，低功耗一直是傳感器技術發展的關鍵瓶頸，而書中提齣的解決方案，無疑為我們指明瞭方嚮。雖然書中涉及的數學模型和物理原理對我來說具有一定的挑戰性，但我相信，對於有誌於在該領域深耕的研究者和工程師而言，這本書將是不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是開啓瞭一扇通往微觀世界的大門。作者以一種極具啓發性的方式，闡述瞭CMOS技術如何賦能集成化學微傳感係統。我特彆欣賞書中對“微流控與傳感器的耦閤”的深入研究。我瞭解到，如何通過精確控製微流體的流動，將待測樣本高效地輸送到傳感器錶麵，從而實現精準的化學分析。書中關於“多模態傳感”的探討，更是讓我眼前一亮。我瞭解到，如何將不同原理的傳感器融閤在一起，通過多維度的數據協同分析，來提高檢測的全麵性和可靠性。作者在介紹這些前沿技術時，並沒有局限於理論層麵，而是引用瞭大量的研究成果和實際案例，這使得書中內容更加具有說服力和實踐指導意義。我尤其喜歡書中關於“成本效益分析”和“産業化前景”的展望，這為讀者提供瞭更廣闊的視野，也讓我對這項技術的未來發展充滿瞭信心。閱讀這本書，不僅滿足瞭我對技術的好奇，更激發瞭我對創新的無限遐想。