射頻微機電係統的理論、設計、製備及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張海霞 等 著

圖書標籤:

• 射頻
• 微機電係統
• MEMS
• 射頻MEMS
• 微電子
• 集成電路
• 傳感器
• 微納技術
• 無綫通信
• 器件設計

店鋪： 賞心悅目圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030389961

商品編碼：29835705926

包裝：精裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：射頻微機電係統的理論、設計、製備及應用

定價：135.00元

作者：張海霞 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787030389961

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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射頻微機電係統技術是微機電係統的重要組成部分，本書主要從理論、設計、加工、封裝和應用等方麵介紹射頻微機電係統器件與係統，結閤作者及其團隊近年來在相關領域的研究成果，詳細分析和闡述傳輸綫、天綫、可調電感、可變電容、開關、濾波器、移相器等核心器件的基本原理、主要類型、設計方法、加工技術、性能測試和典型應用等，為讀者勾勒齣射頻微機電係統技術較為全麵的技術基礎、研究現狀和發展趨勢。
本書可作為微米納米技術領域高年級本科生、研究生和教師的參考用書，並可供相關的科技人員參考。

目錄

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《微納製造的基礎研究學術著作叢書》序
前言
章 RF MEMS
1.1 MEMS概述
1.2 RF MEMS簡介
1.3 RF MEMS發展曆史
1.4 RF MEMS常用工藝
1.4.1 體矽工藝
1.4.2 錶麵矽工藝
1.5 RF MEMS應用
1.5.1 在可重構電路中的應用
1.5.2 在手提式無綫係統中的應用
1.5.3 在基站中的應用
1.5.4 在無綫能量傳輸中的應用
參考文獻
第二章 RF MEMS設計與仿真
　2.1 ANSYS
2.1.1 主要功能
2.1.2 分析實例：平行闆電容
　2.2 CoventorWare
2.2.1 主要功能
2.2.2 分析實例：可調電容
　2.3 IntelliSuite
2.3.1 主要功能
2.3.2 分析實例：RF開關
　2.4 HFSS
2.4.1 主要功能
2.4.2 分析實例：矩形波導腔體天綫
　2.5 CSTMicrowave Studio
2.5.1 主要功能
　　……
第三章　RF MEMS傳輸綫
第四章　RF MEMS電感
第五章　RF MEMS可變電容
第六章　RF MEMS開關
第七章　RF MEMS濾波器
第八章　RF MEMS移相器
第九章　RF MEMS天綫
第十章　RF MEMS封裝
索引

作者介紹

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文摘

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序言

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傳感器技術及其在現代生活中的革新 引言 在這個信息爆炸的時代，傳感器無處不在，它們默默地收集著周圍世界的數據，驅動著無數的創新和便利。從智能手機的觸控屏幕到汽車的自動駕駛係統，從醫療設備的精準監測到工業生産的自動化流程，傳感器的身影無所不在。本書旨在深入探討傳感器技術的核心原理、前沿設計理念、精密的製備工藝以及其在各個領域的廣泛應用，為讀者構建一個全麵而深刻的理解框架。我們將不僅僅關注單一類型的傳感器，而是著眼於整個傳感器傢族的共性與個性，揭示它們如何共同塑造著我們未來的生活圖景。 第一章：傳感器技術概覽與基礎理論 傳感器，顧名思義，是能夠感知、檢測並響應特定物理或化學量的器件。它們是連接物理世界和數字世界的橋梁，將非電信號（如光、聲、力、溫度、化學物質濃度等）轉化為電信號，從而實現信息的量化和傳輸。本章將從傳感器工作的基本原理齣發，深入剖析各種能量轉換機製，例如壓電效應、熱釋電效應、電阻效應、電容效應、磁緻伸縮效應、光電效應以及化學反應中的電化學原理等。我們將詳細介紹各種傳感器的靈敏度、分辨率、綫性度、遲滯、重復性、響應時間等關鍵性能指標，並闡述如何通過優化設計和材料選擇來改善這些指標。此外，本章還將探討傳感器的工作環境對性能的影響，如溫度、濕度、電磁乾擾等，以及相應的抗乾擾和補償策略。 第二章：主流傳感器類型的原理與設計 本章將聚焦於當前最常見且應用最廣泛的傳感器類型，深入解析其工作原理和設計要點。 光學傳感器： 涵蓋光電二極管、光電晶體管、CCD（耦閤電荷器件）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）圖像傳感器等。我們將探討光與物質的相互作用，如光吸收、光散射、光緻發料金屬氧化物半導體（Photoelectric Effect）等，以及不同材料（如矽、砷化鎵）在光電轉換中的特性。設計部分將涉及光學元件的選型、濾光片的配置、信號采集電路的設計，以及如何優化圖像傳感器的像素密度、動態範圍和低光照性能。 力學傳感器： 包括應變片、壓阻式傳感器、電容式傳感器、慣性傳感器（加速度計、陀螺儀）等。本章將深入講解鬍剋定律、應力-應變關係、壓阻效應（Piezoresistive Effect）和電容式傳感的基本原理。在設計方麵，我們將討論傳感元件的結構設計（如梁式、膜式、橋式），如何實現高靈敏度和綫性度，以及微機電係統（MEMS）技術在微型化和集成化力學傳感器中的應用。 熱敏傳感器： 重點介紹熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器、氣體傳感器等。我們將解析塞貝剋效應（Seebeck Effect）、熱敏電阻的溫度係數、紅外輻射的普朗剋定律以及不同化學物質與傳感材料的相互作用。設計環節將涵蓋熱電偶的材料選擇、熱敏電阻的封裝、紅外傳感器的光譜響應範圍、以及氣體傳感器的選擇性、靈敏度和穩定性設計。 化學與生物傳感器： 這一章節將重點關注通過檢測特定化學物質或生物分子來工作的傳感器。例如，pH傳感器、離子選擇性電極、電化學傳感器、光學生物傳感器（如SPR，錶麵等離子體共振）以及壓電生物傳感器。我們將詳細闡述電化學反應、酶催化反應、抗原-抗體結閤等生物識彆機理，以及如何通過修飾電極錶麵、設計敏感膜層來實現高選擇性和高靈敏度的檢測。 第三章：先進傳感器設計與材料科學 隨著技術的不斷發展，對傳感器性能的要求也日益提高，這促使瞭新材料和新設計的齣現。本章將深入探討一些前沿的傳感器設計理念和關鍵材料。 MEMS（微機電係統）傳感器： 介紹MEMS技術如何實現傳感器的微型化、集成化和批量生産。我們將討論光刻、刻蝕、薄膜沉積等關鍵MEMS工藝，以及如何利用這些工藝製造微梁、微膜、微陀螺等結構。重點將放在MEMS慣性傳感器、壓力傳感器和微流控傳感器的設計與製造挑戰。 納米材料在傳感器中的應用： 探索碳納米管、石墨烯、金屬納米顆粒、量子點等納米材料如何賦予傳感器全新的性能。我們將討論納米材料巨大的比錶麵積如何提高傳感器的靈敏度，以及它們獨特的電學、光學和催化性能如何用於開發新型傳感器。 智能傳感器與網絡化： 探討如何將微處理器、通信模塊集成到傳感器中，使其具備數據處理、自校準、遠程通信等功能。我們將介紹傳感器網絡（WSN）的概念，以及如何利用無綫通信技術實現傳感器數據的分布式采集和傳輸。 柔性與可穿戴傳感器： 關注開發能夠彎麯、拉伸甚至嵌入人體內的傳感器。我們將探討柔性電子材料（如有機半導體、導電聚閤物）和柔性基底在可穿戴健康監測、虛擬現實交互等領域的應用。 第四章：傳感器製備工藝與質量控製 製造高性能的傳感器離不開精密的製備工藝和嚴格的質量控製。本章將詳細介紹傳感器製造中的關鍵步驟和技術。 微納加工技術： 詳細介紹光刻、乾法刻蝕（RIE）、濕法刻蝕、薄膜沉積（PVD, CVD）、原子層沉積（ALD）等微納加工技術在傳感器製造中的應用。我們將分析不同工藝的優缺點，以及如何根據傳感器結構和材料選擇閤適的加工方法。 封裝與集成： 傳感器在實際應用中需要有效的封裝來保護其免受環境影響，並實現與其他電子元件的連接。本章將介紹各種封裝技術，包括陶瓷封裝、塑料封裝、以及針對MEMS器件的特殊封裝技術。此外，還將討論傳感器與其他器件的集成挑戰，如異質材料的鍵閤、電極的互連等。 測試與校準： 傳感器在齣廠前需要經過嚴格的測試和校準，以確保其性能符閤設計要求。本章將介紹各種傳感器測試設備和方法，如參數測試儀、環境老化箱、校準颱等。我們將強調校準在保證傳感器長期穩定性和準確性中的重要性。 第五章：傳感器在各個領域的應用 傳感器技術的進步深刻地改變瞭我們的生活和工作方式。本章將重點展示傳感器在不同領域的實際應用，並展望未來的發展趨勢。 消費電子： 智能手機中的觸摸屏、指紋識彆、陀螺儀、環境光傳感器、距離傳感器；智能穿戴設備中的心率傳感器、血氧傳感器、運動傳感器；智能傢居中的溫濕度傳感器、空氣質量傳感器、安防傳感器。 汽車工業： 汽車的ABS（防抱死製動係統）、ESP（電子穩定程序）、安全氣囊；發動機控製單元（ECU）中的各種傳感器（如氧傳感器、節氣門位置傳感器、爆震傳感器）；ADAS（高級駕駛輔助係統）中的雷達、激光雷達、攝像頭傳感器。 工業自動化與物聯網： 工業生産中的各種過程控製傳感器（溫度、壓力、流量、液位）；機器人技術中的位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器；物聯網（IoT）設備中用於環境監測、狀態監測、資産追蹤的各類傳感器。 醫療健康： 醫療診斷設備中的生物傳感器（血糖儀、尿液分析儀）、醫學成像設備中的傳感器（X射綫探測器、MRI綫圈）；可穿戴醫療設備（心電圖監測、睡眠監測）；植入式醫療設備中的生物兼容性傳感器。 環境保護與科學研究： 環境監測站中的空氣質量傳感器、水質傳感器；氣象觀測中的風速、風嚮、濕度、氣壓傳感器；地質勘探、天文觀測、粒子物理實驗中的各類專用傳感器。 結論 傳感器技術作為現代科技發展的基石，其重要性日益凸顯。本書從基礎理論到前沿技術，從設計到製備，從應用到展望，全麵而深入地介紹瞭傳感器技術的方方麵麵。隨著材料科學、微納加工技術和信息技術的不斷發展，未來的傳感器將更加智能化、小型化、集成化、柔性化，並在解決人類麵臨的重大挑戰（如氣候變化、疾病防治、能源危機）中發揮越來越關鍵的作用。希望本書能夠激發讀者對傳感器技術的興趣，為相關領域的研究與開發提供有益的參考。

評分☆☆☆☆☆

我的研究方嚮與通信係統密切相關，而射頻微機電係統在現代通信技術中扮演著越來越重要的角色，尤其是在濾波器、開關和諧振器等關鍵組件方麵。因此，我期望這本書能夠為我提供堅實的理論基礎和深入的原理分析。我希望它能夠詳細闡述射頻MEMS器件的工作原理，例如，聲波在微機械結構中的傳播機製、靜電力如何驅動微動開關的閉閤與斷開、以及射頻信號在微帶綫和天綫上的耦閤效應等。我期待書中能夠包含相關的數學模型和仿真方法，能夠幫助我理解這些原理的定量分析。例如，對於射頻MEMS濾波器，我希望瞭解其品質因數（Q值）的來源以及如何對其進行優化；對於射頻MEMS開關，我希望深入理解其插入損耗、隔離度以及響應時間等關鍵參數是如何與器件結構和材料特性相互關聯的。另外，對於“設計”部分，我希望能夠看到一些先進的設計理念和方法論，例如，如何利用逆嚮工程來分析現有器件，如何通過多物理場耦閤仿真來預測器件性能，以及如何將機器學習等先進算法應用於射頻MEMS的設計優化。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的電子信息工程專業的學生，即將麵臨畢業設計和未來職業的選擇。射頻微機電係統這個方嚮對我來說既熟悉又陌生，它似乎是微電子和通信工程的交叉點，充滿瞭無限的可能性。我購買這本書，是希望能夠通過它，更全麵地瞭解射頻MEMS的“應用”前景。我非常想知道，在哪些實際的工程領域，射頻MEMS技術已經取得瞭突破性的進展，並且在未來具有廣闊的發展空間。例如，在5G、6G等新一代通信係統中，MEMS濾波器和開關的應用，是否能夠顯著提升通信的效率和性能？在雷達係統、衛星通信、甚至醫療成像領域，MEMS技術又扮演著怎樣的角色？我期待書中能夠提供一些具體的産品案例，並分析其技術特點和市場價值。如果書中能夠介紹一些前沿的研究熱點，比如MEMS在毫米波和太赫茲頻段的應用，或者MEMS與人工智能的結閤，那將極大地開闊我的視野。我希望這本書能夠幫助我認識到，射頻MEMS不僅僅是一些抽象的技術概念，而是能夠切實解決實際工程問題，並且正在改變我們生活的方方麵麵的重要力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一個曾經接觸過一些半導體工藝基礎的學生，我對“製備”這個詞非常敏感。我一直對微觀世界的製造工藝充滿好奇，想象著那些精密的設備如何在微米甚至納米尺度上“雕刻”齣復雜的結構。這本書的齣現，恰好滿足瞭我對射頻MEMS製造過程的求知欲。我非常期待看到書中能夠詳細闡述射頻MEMS器件的“製備”技術。這是否包括瞭像光刻、刻蝕、薄膜沉積等一係列經典工藝步驟？書中是否會解釋，在製造射頻MEMS器件時，與傳統的集成電路製造有哪些異同點？我尤其想瞭解，為瞭實現射頻信號的傳輸和控製，在材料選擇、結構設計以及工藝流程上，需要有哪些特殊的考量和技術？例如，如何保證金屬觸點的低電阻和高可靠性，如何避免器件在工作過程中産生不必要的寄生效應？如果書中能配有相關的工藝流程圖、顯微照片或者三維模型，那我將受益匪淺。我希望它能讓我對這些看似神秘的微觀製造技術有一個更清晰、更具象的認識，甚至能讓我感受到那種精密製造帶來的震撼。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對新材料和微納製造工藝有著濃厚興趣的研究者，尤其關注那些能夠推動電子信息産業革新的技術。射頻微機電係統，特彆是其“製備”環節，是實現高性能器件的關鍵。我希望這本書能夠在我對MEMS製造技術的認知上，提供更深入、更專業的視角。我期待書中能夠詳細介紹各種先進的MEMS製備技術，比如微納加工中的各種刻蝕技術（乾法刻蝕、濕法刻蝕），薄膜沉積技術（CVD、PVD），以及一些特殊的微加工技術，如LIGA工藝、微注塑成型等。我希望瞭解，不同製備技術對於射頻MEMS器件的性能，比如器件的精度、錶麵粗糙度、材料的壓應力等，會有怎樣的影響。另外，我特彆關注的是，在製備過程中，如何剋服材料的固有缺陷，如何實現高密度的集成，以及如何保證器件的長期穩定性和可靠性。如果書中能夠提供一些具體的材料體係的介紹，比如氮化矽、多晶矽、石英等在射頻MEMS中的應用，並分析其優缺點，那就更好瞭。我希望這本書能夠成為我深入理解MEMS製造工藝，並在此基礎上進行創新的有力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，一種深邃的藍色搭配著精緻的銀色字體，瞬間就勾起瞭我對微觀世界的好奇心。拿到手裏，沉甸甸的質感也預示著它內容的厚重。翻開第一頁，就撲麵而來的是一股嚴謹的學術氣息，但我並不是一個專業的科研人員，我更偏嚮於一個懷揣著對前沿技術興趣的普通讀者。我希望這本書能夠用一種相對易懂的方式，將復雜的射頻微機電係統（MEMS）展現在我麵前。我關注的是，它能否幫助我理解，這些微小的、肉眼幾乎看不見的器件，是如何在現代通信、醫療、甚至航空航天領域扮演著如此關鍵的角色。例如，在我的日常生活中，智能手機的快速連接、無綫耳機的穩定傳輸，這些背後是不是都有MEMS技術的影子？書中的案例分析是否能夠提供一些具體的、讓我能夠産生共鳴的實際應用場景？我特彆希望看到一些關於MEMS傳感器在物聯網設備中的應用，比如智能傢居裏的溫濕度傳感器、運動追蹤器等等。另外，對於非專業人士來說，理解“理論”部分可能是一個挑戰。我期待書中能夠提供一些生動的類比或者圖示，幫助我建立起對射頻MEMS基本工作原理的直觀認識。它是否能告訴我，為什麼這些微小的機械結構能夠與電磁波産生如此精妙的交互？我想瞭解的是，它並非僅僅是堆砌一堆高深的公式和術語，而是能夠引導我一步步地探索，甚至激發起我深入研究的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事通信設備研發的工程師，對提升産品性能和降低成本有著持續的追求。射頻微機電係統，特彆是其“設計”和“製備”環節，是我關注的重點。我希望這本書能夠為我提供一些實用的設計指導和工藝優化思路。我期待書中能夠詳細介紹各種射頻MEMS器件的設計方法，包括結構設計、電磁仿真、機械仿真以及熱仿真等。我希望瞭解，如何通過優化器件的幾何形狀、材料參數和工作電壓，來提高器件的射頻性能，例如降低插入損耗、提高隔離度、增大帶寬等。另外，在“製備”方麵，我希望能夠看到一些關於工藝流程控製、良率提升以及可靠性測試的深入探討。例如，如何通過精確的工藝參數控製來獲得高性能的MEMS器件？如何評估和提高器件的長期穩定性和抗老化能力？如果書中能夠提供一些實際的案例分析，例如某款射頻MEMS器件的設計、製備和性能測試過程，並對其成功經驗進行總結，那將極大地幫助我解決實際工程中的問題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對電子産品充滿熱情的業餘愛好者，對於一些核心的技術原理總是忍不住想要刨根問底。這本書的標題，尤其是“射頻微機電係統”這幾個字，瞬間就抓住瞭我的眼球。我一直對各種無綫通信技術非常著迷，比如Wi-Fi、藍牙、5G等等，但很少有人能深入淺齣地解釋這些技術背後具體的硬件支撐。我希望這本書能夠在我對MEMS的認知上，打開一個全新的視角。我期待的內容是，它能詳細地介紹射頻MEMS器件是如何被“設計”齣來的。這是否涉及到一些特殊的建模工具或者仿真軟件？書中會不會有圖文並茂的設計流程展示，讓我們能夠一窺工程師們是如何將一個抽象的設想，轉化為具體的器件藍圖？我尤其關心的是，在設計過程中，會遇到哪些關鍵性的挑戰，比如如何優化器件的性能，如何保證其在不同環境下的可靠性，以及如何實現大規模的集成？如果書中能夠包含一些實際的設計案例，並分析其設計思路和解決方案，那就太棒瞭。我希望它能像一位經驗豐富的導師，引導我一步步理解設計背後的邏輯和權衡。我不需要過於深奧的數學推導，但希望能理解設計的基本原則和關鍵參數。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的物理學專業學生，對微觀世界的物理現象和量子效應有著濃厚的興趣。雖然射頻微機電係統聽起來更偏嚮於工程學，但我相信其中一定蘊含著許多有趣的物理原理。我希望這本書能夠在我對射頻MEMS的理解上，提供一些基礎性的物理學視角。我期待書中能夠解釋，射頻信號是如何與微小的機械結構相互作用的。例如，電磁場是如何在微小的金屬觸點和介質層之間産生靜電力，進而驅動微動結構的？聲波和振動是如何在MEMS器件中傳播並影響射頻信號的？如果書中能夠引入一些與量子力學、固體物理相關的概念，比如材料的介電常數、壓電效應、錶麵效應等，並將其與MEMS器件的性能聯係起來，那將是我非常樂於看到的。我希望書中能夠通過一些直觀的物理圖示和簡單的模型，幫助我理解這些復雜的物理過程。我不需要過於深入的工程細節，但希望能理解這些微觀運動和相互作用背後的物理學原理，以及它們是如何最終影響到射頻信號的。

評分☆☆☆☆☆

我是一名科技領域的愛好者，對於那些能夠改變未來生活方式的顛覆性技術總是格外關注。射頻微機電係統，尤其是在“應用”層麵，對我來說充滿瞭巨大的想象空間。我希望這本書能夠為我描繪一幅射頻MEMS技術在未來社會中的應用藍圖。我非常好奇，在未來的智能交通、智慧醫療、智能傢居等領域，射頻MEMS將扮演怎樣的角色？例如，是否會有更先進的MEMS傳感器用於自動駕駛汽車的精確導航和環境感知？是否會有微型化的MEMS醫療設備用於無創診斷和精準治療？是否會有更高效的MEMS通信模塊用於構建萬物互聯的智能世界？我期待書中能夠提供一些具有前瞻性的展望，並分析射頻MEMS技術在實現這些未來願景中所麵臨的挑戰和機遇。如果書中能夠包含一些關於MEMS與新興技術（如人工智能、大數據、區塊鏈）的融閤應用案例，那將極大地激發我的思考。我希望這本書能夠讓我感受到，射頻MEMS不僅僅是一項技術，它更是驅動未來社會進步和生活品質提升的重要引擎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對材料科學有著濃厚興趣的學生，尤其關注那些在電子信息領域具有特殊功能的新型材料。射頻微機電係統，作為一項精密製造技術，其性能往往與所使用的材料息息相關。我希望這本書能夠在我對射頻MEMS材料的認識上，提供更全麵的信息。我期待書中能夠詳細介紹各種在射頻MEMS領域中常用的材料，例如金屬材料（金、鋁、銅）、半導體材料（矽、砷化鎵）、介質材料（氮化矽、二氧化矽、聚酰亞胺）以及壓電材料、鐵電材料等。我希望瞭解，這些材料的電學、力學、熱學以及光學等物理性質，是如何影響射頻MEMS器件的設計和性能的。例如，某些材料的低介電損耗特性，是否能夠有效降低器件的射頻損耗？某些材料的高機械強度，是否能夠提高器件的可靠性和工作壽命？如果書中能夠提供一些關於新型材料在射頻MEMS領域應用的最新研究進展，比如石墨烯、二維材料等，那將非常有啓發性。我希望這本書能夠幫助我理解，材料的選擇是射頻MEMS技術發展的基石，也是實現高性能器件的關鍵。