微机械电子系统及其应用 第2版PDF电子书下载

第1章 微机电系统的组成和应用 1

1.1 引言 1

1.2 微机电系统的特征 2

1.3 微机电系统的材料和制造技术 3

1.4 微机电系统的测量技术 4

1.5 微机电系统的应用 5

1.5.1 在航空航天方面的应用 6

1.5.2 在生物医学方面的应用 8

1.5.3 在微流量系统方面的应用 10

1.5.4 在扫描探针显微术方面的应用 11

1.5.5 在信息科学方面的应用 12

1.5.6 在微光学方面的应用 12

1.6 结语 15

思考题 15

第2章 微机电系统材料 16

2.1 概述 16

2.2 硅及其化合物材料 17

2.2.1 单晶硅 17

2.2.2 多晶硅 19

2.2.3 硅-蓝宝石 23

2.2.4 碳化硅 24

2.2.5 氧化硅和氮化硅 25

2.3 化合物半导体材料 25

2.4 光导纤维 26

2.5 熔凝石英 27

2.6 金刚石材料 27

2.7 压电材料 28

2.7.1 压电效应（电致伸缩效应） 28

2.7.2 压电石英晶体 28

2.7.3 压电陶瓷 30

2.7.4 聚偏二氟乙烯薄膜 31

2.7.5 ZnO压电薄膜 33

2.7.6 压电自感知驱动器 34

2.8 磁致伸缩材料 35

2.9 形状记忆合金 36

2.10 膨胀合金 37

2.10.1 铁镍低膨胀系数合金（4J36） 37

2.10.2 铁、镍、钴玻璃封接合金（4J29） 37

2.10.3 铁、镍、钴瓷封合金（4J33） 37

2.11 几种通用金属材料 38

2.12 超导材料 38

2.13 纳米相材料 39

思考题 40

第3章 微机械制造技术 41

3.1 概述 41

3.2 硅微机械制造技术 41

3.2.1 表面微加工技术 42

3.2.2 体型微加工技术 53

3.3 LIGA技术和SLIGA技术 65

3.3.1 LIGA技术 65

3.3.2 SLIGA技术 66

3.4 固相键合技术 67

3.4.1 技术要求 67

3.4.2 键合方法 71

3.5 特种加工技术 77

3.5.1 激光加工技术 77

3.5.2 电子束加工技术 78

3.6 纳米结构（器件）制造工艺方法简述 78

3.6.1 引言 78

3.6.2 纳米结构新工艺技术探讨 78

思考题 80

第4章 微机械执行器 81

4.1 概述 81

4.2 微电机 81

4.2.1 静电力驱动变电容式微电机 81

4.2.2 静电驱动谐波式微电机 86

4.2.3 电悬浮微电机 87

4.3 微泵和微阀 91

4.3.1 微流量控制系统 91

4.3.2 微型泵 91

4.4 梳状微谐振器 107

4.4.1 梳状微谐振器的结构和工作原理 107

4.4.2 谐振梳弹性系统的固有频率 109

思考题 111

第5章 微机械硅电容式传感器 114

5.1 概述 114

5.2 集成式硅电容压力传感器 115

5.2.1 原理结构 115

5.2.2 方膜片的小挠度近似计算 116

5.2.3 检测电路 117

5.2.4 硅电容式集成压力传感器的接口电路 118

5.3 力平衡式硅电容加速度传感器 124

5.3.1 摆式结构脉宽调制静电力平衡式加速度传感器 124

5.3.2 梳齿结构静电力平衡式加速度传感器 126

5.4 电子隧道效应加速度传感器 128

5.4.1 电子隧道效应 128

5.4.2 力平衡式隧道加速度传感器 129

思考题 136

第6章 微机械硅谐振式传感器 138

6.1 概述 138

6.2 硅谐振式传感器的物理机制 139

6.2.1 测量原理 139

6.2.2 品质因数 140

6.2.3 谐振梁的微分方程 144

6.3 激励和检测机制 146

6.3.1 静电激励与电容检测 146

6.3.2 电热激励与压敏电阻检测 148

6.3.3 光热激励与光纤检测 149

6.3.4 电磁激励与检测 149

6.3.5 压电激励与检测 149

6.4 硅谐振式传感器 151

6.4.1 硅谐振梁式压力传感器 151

6.4.2 硅谐振式加速度传感器 158

6.4.3 硅谐振式角速率传感器 162

6.4.4 谐振式碳纳米管质量传感器 171

思考题 174

第7章 微机械弱信号检测与处理 175

7.1 概述 175

7.2 微弱信号检测技术 176

7.2.1 滤波技术 176

7.2.2 开关电容技术 180

7.2.3 频域信号的相关检测技术 181

7.2.4 锁相环理论 185

7.2.5 时域信号的取样平均技术 193

7.2.6 抗干扰的技术措施 194

思考题 195

参考文献 196