؟؟؟MEMS اطلاعاتی در مورد

[مهرومهتاب]

دوستان کمی اطلاعات در مورد میکرو الکترو مکانیکال سیستم میخواستم ؟؟؟؟

 

[arash_441]

این مطالب برگرفته شده از جزوه و مقالات دکتر رضازاده عضو هیئت علمی دانشگاه ارومیه و از پیشگامان عرصه mems است

مقدمه

”MEMS [FONT=&quot]يك سيستم كامل در ابعاد ميكرو (شامل حركت، الكترومغناطيس، دستگاه‌ها و سازه‌هاي نوري ميكرو و انرژي تابشي، مدارهاي حس‌گر/محرك، مدارهاي مجتمع[FONT=&quot][1][/FONT] پردازشگر/كنترل ‌كننده) است كه به صورت غيرانبوه توليد شده و:[/FONT]

• [FONT=&quot]پارامترها و تحريكات فيزيكي را به سيگنال‌هاي الكتريكي، مكانيكي و نوري تبديل مي‌كند و برعكس.[/FONT]
• [FONT=&quot]وظايف حس‌كردن، به كار انداختن و ... را بر عهده دارد.[/FONT]
• [FONT=&quot]شامل بخش‌هاي كنترل (هوشمندي، تصميم‌گيري، يادگيري تدريجي، تطبيق، سازماندهي خودمحور و ...)، تشخيص، پردازش سيگنال و جمع‌آوري اطلاعات مي‌باشد.[/FONT]“

[FONT=&quot]اساساً، [/FONT]MEMS[FONT=&quot] سيستمي است متشكل از سازه، حس‌گر، مدار الكترونيكي و كارانداز ميكرو (شكل 1-1). سازة ميكرو چهارچوب سيستم را تشكيل مي‌دهد؛ حس‌گر ميكرو سيگنال‌ها را جستجو مي‌كند؛ مدار الكترونيكي ميكرو، سيگنال‌هاي دريافتي را پردازش كرده و به كارانداز ميكرو، فرمان پاسخ به سيگنال‌ها را مي‌دهد. [/FONT] [FONT=&quot]با استفاده از تكنولوژي ساخت مدارهاي مجتمع و به منظور توليد دستگاه‌هاي مكانيكي و الكترومكانيكي، [/FONT]MEMS[FONT=&quot] معمولاً بر يك بستر سيليكوني كه قسمت‌هايي از آن به انتخاب و به روش اچ‌كردن جدا شده يا لايه‌هاي جديدي به آن اضافه گشته، ساخته مي‌شود. [/FONT]

​

file:///C:/Users/x33/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg​

[FONT=&quot]شكل 1-1: اجزاي تشكيل دهندة [/FONT]MEMS[FONT=&quot] [/FONT]​

​

[FONT=&quot]1-3-[/FONT] [FONT=&quot]تفاوت[/FONT] MEMS [FONT=&quot] با سیستمهای ماکرو [/FONT] [FONT=&quot]چرا [/FONT]MEMS[FONT=&quot] متفاوت از تكنولوژي‌هاي موجود در ابعاد ماكرو نظير اتومبيل، ساختمان و هواپيماست؟ به اين علت كه اندازه، نقش مهمي دارد. فكر كنيد كه چرا يك حشره مي‌تواند روي آب راه برود، اما يك اسب نمي‌تواند. وزن حشره متناسب با حجم آن است، يعني [/FONT]s[SUP]3[/SUP][FONT=&quot] ([/FONT]s[FONT=&quot] فاكتور مقايسه[FONT=&quot][2][/FONT]). وقتي كه يكي از ابعاد حشره به اندازة [SUP]1-[/SUP]10 تغيير ‌كند، وزن آن به اندازة [SUP]3-[/SUP]10 تغيير مي‌كند، اما نيرويي كه حشره را روي آب نگه مي‌دارد، متناسب با كشش سطحي ([/FONT]s[SUP]1[/SUP][FONT=&quot]) ضرب در طول خط پيرامون پاي حشره ([/FONT]s[SUP]1[/SUP][FONT=&quot]) است و بنابراين نيروي وارد بر پاي حشره متناسب با [/FONT]s[SUP]2[/SUP][FONT=&quot] مي‌باشد. حال اگر طول 2 متري يك اسب را به طول 2 ميلي‌متري يك حشره كاهش دهيم، وزن به اندازة [SUP]9-[/SUP]10 كاهش مي‌يابد، ولي نيروي كشش سطحي تنها به اندازة [SUP]6-[/SUP]10 كم مي‌شود. بنابراين نيروي كشش سطحي در مقياس كوچكتر، مهم‌تر است. به اين دليل يك حشره مي‌تواند روي آب راه برود، اما يك اسب نمي‌تواند [2]. در مورد [/FONT]MEMS[FONT=&quot] نيز همين طور است. در يك هواپيما، وزن مهم‌ترين عامل است. در يك موتور، نيروي مغناطيسي نيروي غالب است. در [/FONT]MEMS[FONT=&quot] يكي از نيروهاي مهم عبارت است از نيروي الكتروستاتيكي. با توجه به تأثير مقياس بر نيرو، شتاب و كار انجام شده نيز در مقياس‌هاي مختلف، متفاوت خواهند بود. شكل (1-2) اختلاف بين مرتبة بزرگي موارد گوناگون را نشان مي‌دهد. مقياس دستگاه‌هاي متداول ساخت بشر و [/FONT]MEMS[FONT=&quot] اختلافي در حد [SUP]4-[/SUP]10 برابر دارد؛ اگر طول يك بعد [SUP]4-[/SUP]10 برابر كاهش يابد، وزن [SUP]12-[/SUP]10 برابر كم مي‌شود، در حالي كه نيروي الكتروستاتيكي تنها [SUP]8-[/SUP]10 برابر مي‌گردد.[/FONT] [FONT=&quot]در مجموع ساختارهای [/FONT]MEMS[FONT=&quot] سه تفاوت عمده با ساختارهای ماکرو دارند:[/FONT] 1- [FONT=&quot]در اکثر میکرو ساختارها به سبب تغییرات دما در حین عملیات میکرو ماشینکاری، تنشهای پسماند قابل توجهی به وجود می آید. این تنشها می توانند کششی یا فشاری باشند. تنشهای کششی به خاطر کاهش احتمال پیچش و افزایش فرکانسهای طبیعی که در میکرو ساختارها مورد نظر است، مطلوب به شمار می رود.[/FONT] 2- [FONT=&quot]بر خلاف ساختارهای ماکرو، ساختارهای میکرو دارای تغییر شکل های بزرگی هستند که این خاصیت باعث می شود طبیعت غیر خطی تغییر شکل این ساختارها به یک عامل برجسته و مهم در بررسی رفتار مکانیکی آنها تبدیل شود.[/FONT] 3- [FONT=&quot]اکثر میکروساختارها با نیروهای الکتروستاتیکی تحریک می شوند که دارای طبیعت غیر خطی است. در این ساختارها، یک صفحه یا الکترود به صورت الکترواستاتیکی تحریک می شود و تغییر شکل یا حرکت آن به کمک تغییرات ظرفیتی خازن اندازه گیری می شود. در این روش نیروی تحریک ، نیروی جاذبه ایجاد شده بین دو صفحه خازن مورد استفاده در ساختار است که با اعمال اختلاف پتانسیل بین صفحات ایجاد می شود. نیروی الکترواستاتیکی اعمال شده دارای یک میزان حداکثری است که بالاتر از این مقدار، نیروی مکانیکی ذخیره شده در ساختار توان مقابله با نیروی الکترواستاتیکی را نداشته و در نتیجه منجر به از کار افتادگی ساختار مورد نظر می شود. در ادبیات [/FONT]MEMS[FONT=&quot] به این پدیده اصطلاحا پدیده ناپایداری[FONT=&quot][3][/FONT] و به ولتاژ متناسب با آن ولتاژ ناپایداری[FONT=&quot][4][/FONT] گفته می شود. نکته اصلی در طراحی اکثر ساختارهای [/FONT]MEMS[FONT=&quot] تنظیم نیروی الکترواستاتیکی اعمالی است به نحوی که بتوان از این پدیده اجتناب نمود.[/FONT] [FONT=&quot] [/FONT]



[FONT=&quot]سيستم‌هاي الكترومكانيكي در ابعاد ميكرو[FONT=&quot][1][/FONT] و در ابعاد نانو[FONT=&quot][2][/FONT] رشد چشمگيري در ده سال گذشته داشته و توجه روزافزوني را در سراسر جهان به خود جلب كرده‌اند. اين به علت كاربرد وسيعشان در شاخه‌هاي مختلف از جمله پزشكي، مهندسي پزشكي (آناليز و سنتز [/FONT]DNA[FONT=&quot] و كد ژنتيكي، تحويل دارو، تشخيص و تصويربرداري)، سيستم‌هاي حمل و نقل[FONT=&quot][3][/FONT] (مبدل‌[FONT=&quot][4][/FONT]ها و شتاب‌سنج‌ها)، ساخت و توليد (روبات‌هاي هوشمند ميكرو) و ... مي‌باشد. بنابراين هرگونه مطالعه و توسعة [/FONT]MEMS[FONT=&quot] و [/FONT]NEMS[FONT=&quot] تأثير قابل ملاحظه‌اي بر صنايع و در نتيجه بر اقتصاد و جامعه دارد. تا به حال سرمايه‌گذاري‌هاي كلاني براي توسعة [/FONT]MEMS[FONT=&quot] و [/FONT]NEMS[FONT=&quot] صورت گرفته؛ به طور مثال، بودجة اختصاص يافته به بخش توسعه و تحقيق [/FONT]MEMS[FONT=&quot] توسط دولت ايالات متحده از 3 ميليون دلار در سال 1991 ميلادي به 35 ميليون دلار در سال 1995 ميلادي افزايش يافته است و طبق اظهارات ستاد فناوري نانو، در سال 2015 ميلادي سهم [/FONT]MEMS[FONT=&quot] و [/FONT]NEMS[FONT=&quot] در تجارت جهاني بالغ بر 1 تريليون دلار خواهد شد.پیدایش سیستمهای میکرو الکترو مکانیکی در میکروسیستمها به اروپا بر می گردد . میکرو سیستمهای الکترو مکانیکی متشکل از وسیله های مکانیکی و الکتریکی است که می توانند بصورت سنسورها ، شیرها، محرکها،دسته بندی می شوند ودر سایز میکرو متری ساخته می شوند که برای تحریک وکنترل وسیله های کوچک استفاده می شود .[/FONT] [FONT=&quot].بزرگترین مزیت سیستمهای میکرو الکترو مکانیکی کاربردشان در مخابرات و در بیو پزشکی و قابلیت ایجاد یک حرکت مکانیکی در اندازه بسیار کوچک است .این سیستمها بدلیل وجود برخی پدیده های میکرونی عموما دارای توان مصرفی کم و سرعت بالا هستند . این میکرو سیستمها به انرژی کمی برای حرکت قسمتهای خود نیاز دارند. این سیستمها در طول عملکرد خود گرمای کمی تولید می کنند، به تعداد دفعات نگهداری و تعمیر کمی نیاز دارند و دارای طول عمر مفید بالایی هستند . علاوه بر اینها سیستمهای کوچک با وزن کم برای حرکت خود به انرژی کمی نیاز دارند این وسیله به خاطر طبیعت فیزیکی کوچک دارای کاربردهای فراوان و غیر قابل شمارشی می باشد . سنسورهایی که با تکنولوژی [/FONT]MEMS[FONT=&quot] ساخته می شوند امروزه بصورت عمومی وتجاری مورد استفاده قرار می گیرند .امروزه قطعات [/FONT]MEMS[FONT=&quot] به دلیل قدرت اجرایی نسبتا بالا، سایز کوچک وقیمت نسبتا پایین جایگزین وسایل سنتی شده است .کوچک بودن سایز[/FONT] MEMS[FONT=&quot]امتیاز محسوب می شود چرا که صرفه جویی قابل ملاحظه ای در فضا صورت می گیرد و محصولی با کیفیت بالا و قیمت تمام شده پایین می توان تولید کرد .بعضی از اجزای [/FONT]MEMS[FONT=&quot] منحصرا دارای قیمت بالایی هستند ، اما با توجه به این واقعیت که این اجزا در آن واحد در دسته های زیاد ساخته می شود قیمت تمام شده پایین می آید و نسبت به مدلهای سنتی ارزانتر خواهند بود.[/FONT] [FONT=&quot]به طور معمول انواع مختلفی از [/FONT]MEMS[FONT=&quot] در دسترس هستند از قبیل میکرو سویچها، شتاب سنجها، ژیروسکوپها، سنسورهای دما، فشار، رطوبت، میکروآینه ها، میکرو مبدل های حرارتی، میکرو پمپ ها و غیره. این قطعات [/FONT]MEMS[FONT=&quot] موارد کاربرد فراوانی از قبیل سیستم های بدون کلید ورودی ، ابزار های نوری ، میکروسکوپ ها ، کاربرد های متنوع پزشکی و فیز یو لو ژیکی ، دیود های لیزری ، کرو ماتو گراف های خیلی کوچک ( وسیله ای برای جدا سازی و اجزا شناسی ترکیبات شیمیایی ) ، سیستمهای کنترل سیال فرکانس بالا ، سیستم های چاب و سیستمهای سرمایشی الکترونیکی دارند.به دلیل کاربرد های متنوع و گوناگونی که [/FONT]MEMS[FONT=&quot] دارد کارهای بزرگی در بهبود کیفیت و عملکرد اجزای آن صورت گرفته است . در هر حال قبل از اینکه در این زمینه پیشرفتی حاصل شود باید چگونگی رفتارو عملکرد سنسور های [/FONT]MEMS[FONT=&quot] کاملا شناخته شود .[/FONT] [FONT=&quot]روش طراحی و ساخت بدون توجه به اینکه این سیستم ها و اجزای آنها چگونه رفتار می کنند، با مواد مختلفی صورت گیرد ، و غیر ممکن است که پیشگویی کنیم سیستمهای [/FONT]MEMS[FONT=&quot] چگونه رفتار می کنند. با اطمینان می توان گفت رفتار این سیستمها فقط در آزمایشگاهها تعیین می شود . آزمایشات خیلی پر خرج هستند و زمان طولانی را می طلبند . علم اجزاء [/FONT]MEMS[FONT=&quot] خیلی لطیف وآسیب پذیر می باشد. حتی وسیله های بزرگ آن نیز، نسبت به اغتشاشات و عوامل مرک خارجی آسیب پذیر بوده و می توانند آنرا از لحاظ ساختاری و مکانیکی به نابودی بکشند. بنابراین درک درستی از رفتار وسایل [/FONT]MEMS[FONT=&quot] خیلی سودمند و ضروری است.در طول چند سال گذشته ، سرمایه گذاریهای بزرگی در امرتحقیق و پژوهش در زمینه های متنوع کاربرد تکنولوژی [/FONT]MEMS[FONT=&quot] انجام گرفته است .[/FONT] [FONT=&quot]میکروصفحات ماشینکاری شده یکی از اجزای اصلی بسیاری از ابزار و وسایل [/FONT]MEMS[FONT=&quot] ازقبیل میکروپمپها، میکروفشارسنجها و ... می باشد. میکروپمپها می توانند به صورت الکترواستاتیکی، پیزوالکتریکی و ترموپنوماتیکی تحریک شوند. [/FONT][FONT=&quot]در میكروپمپهای الکترواستاتیکی ولتاژ مابین صفحه و یك الكترود ثابت اعمال شده و میدان الكتریكی مابین صفحه و الكترود ایجاد می­شود، بنابراین نیروی الكترواستاتیكی سبب تغییر شكل صفحه می­شود. مصرف انرژی كم، سازگاری كامل با [/FONT]MEMS[FONT=&quot] و پاسخگویی مكانیكی سریع از مزایای میكروپمپهای الكترواستاتیكی است. [/FONT][FONT=&quot]و[/FONT][FONT=&quot]لتاژ تحریك بالا و غیر خطی بودن رابط[/FONT][FONT=&quot]ه[/FONT][FONT=&quot] بین ولتاژ كاربردی و تغییر شكل صفحه از معایب آنها است. [/FONT] [FONT=&quot]همچنین سنسورهای فشار با ساختار صفحه های انعطاف پذير و تحریک الکترواستاتیکی از دو قسمت اصلي تشكيل شده است:[/FONT] [FONT=&quot]1- جزئي كه تحت تاثير تغييرات فشار قرار مي‌گيرد.[/FONT] [FONT=&quot]2- متعلقات الكترونيكي مربوطه[/FONT] [FONT=&quot]جز حس كننده فشار يك جفت صفحه مي‌باشد كه خازن را تشكيل مي‌دهند. يك صفحه بصورت صلب روي صفحه سراميكي ثابت شده است. صفحه ديگر روي يك ديافراگم كشيده كه خم شده با تغييرات و فاصله بين دو صفحه تغيير ميكند. ديافراگمهاي ضخيم تر در طرحهاي فشار بالا براي نيروهاي مكانيكي استفاده مي‌شوند. سنسورهاي با دامنه كاري متفاوت بين [/FONT]Psi[FONT=&quot] 10000-75 بسادگي مي‌توانند با تغيير ضخامت ساخته شوند. به خوبي اثبات شده ‌است كه اصل اندازه‌گيري خازني نسبت به ساير انواع در حساسيت و مصرف انرژي، فوق‌العاده است. با اين وجود‌، مسئله اصلي در اين نوع سنسور ظرفيت پايين خازن مي‌باشد.در حال حاضر سنسورهاي فشار، صنعت چندين ميليون دلاري هستند و سالانه 16 ميليون سنسور فشار خون و 25 ميليون انواع ديگر سنسور فشار توليد مي‌شود.به همین دلیل بررسی و پیش بینی عملکرد این گونه میکروصفحات از منظر تئوری می تواند به درک بهتر و طراحی بهینه تر برای ابزارهای [/FONT]MEMS[FONT=&quot] منجر شود.[/FONT]

---

[FONT=&quot][1][/FONT] MEMS

[FONT=&quot][2][/FONT] NEMS

[FONT=&quot][3][/FONT] Automotive systems

[FONT=&quot][4][/FONT] Transducer

 

[مهرومهتاب]

یکم بهم خورده متن اگه میشه درستش کنین

 

[arash_441]

ویرایش شد فایل های مربوطه را بعداً پیوست میکنم

 

[mm.salemi]

دوستان کمی اطلاعات در مورد میکرو الکترو مکانیکال سیستم میخواستم ؟؟؟؟

سلام دوست عزیز. بنده یه هندبوک کامل ترجمه شده در خصوص Mems و Nems دارم. جهت دریافت فایل ها با ایمیل بنده مکاتبه کنید.

mm.salemi@yahoo.com

 

[amirnba9]

سلام

دوستان اگر منبعی دارید میتونید در وب سایت زیر برای همه به اشتراک بگذارید.

www.iranmems.ir

مارو در فیسبوک و لینکدین نیز میتوانید پیگیری کنید.

موفق باشید.