第一部 分基础知识 2
第1章 引言 2
1.1 微系统和MEMS 2
1.2 微系统 MEMS的市场前景 4
1.3 实例研究 4
1.4 后续内容 8
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习题 9
第2章 MEMS设计方法 10
2.1 引言 10
2.2 建模层级 12
2.3 实例：一个定位控制系统 15
2.4 后续内容 17
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习题 18
第3章 微制造技术 19
3.1 引言 19
3.2 圆片级工艺 19
3.3 图形转移 33
3.4 小结 51
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习题 52
第4章 工艺集成 53
4.1 开发一项工艺 53
4.2 工艺设计的基本原则 56
4.3 工艺流程举例 60
4.4 后续内容 64
习题 65
第二部分 建模策略 68
第5章 集总参数建模 68
5.1 引言 68
5.2 共轭功率变量 68
5.3 单端口元件 69
5.4 e→V约定中的电路连接 74
5.5 动态方程的公式表达 76
5.6 变压器和回相器 77
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习题 81
6.2 平行板电容 83
6.1 引言 83
第6章 能量守恒换能器 83
6.3 双端口电容 86
6.4 静电执行器 87
6.5 磁执行器 94
6.6 线性换能器等效电路 96
6.7 定位控制系统回顾 98
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习题 99
第7章 动力学 100
7.1 引言 100
7.2 线性系统动力学 101
7.3 非线性系统动力学 110
习题 121
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8.1 引言 124
8.2 线性弹性系统的本构方程 124
第8章 弹性力学 124
8.3 热膨胀和薄膜应力 131
8.4 部分材料的机械特性数据 133
8.5 大应变下的材料特性 133
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习题 135
第9章 结构 136
9.1 引言 136
9.2 轴向负载梁 136
9.3 梁的弯曲 140
9.5 平板的弯曲 148
9.4 抗弹性扭曲 148
9.6 残余应力和应力梯度 150
9.7 带有平面应力的平板 160
9.8 大变形的情况 161
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习题 162
第10章 能量法 163
10.1 弹性能 164
10.2 虚功原理 165
10.3 变分法 166
10.4 弹性结构的大形变 170
10.5 瑞利－里兹方法 177
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习题 180
第11章 耗散系统和热能域 181
11.1 耗散的普遍性 181
11.2 电阻 181
11.3 电容的充电 182
11.4 耗散过程 183
11.5 热能域 184
11.6 电阻的自加热 188
11.7 其他耗散机理 193
11.8 不可逆热动力学：耦合流动 196
11.9 时变耗散系统的建模 199
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习题 200
第12章 集总建模和耗散过程 201
12.1 引言 201
12.2 热传导方程的推广 201
12.3 直流稳态：泊松方程 202
12.4 泊松方程的有限差分解 202
12.5 泊松方程的本征解 205
12.6 瞬态响应：有限差分法 206
12.7 瞬态响应：本征函数法 206
12.8 一维应用举例 207
12.9 单模等效电路 208
12.10 多模等效电路 209
习题 211
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第13章 流体 213
13.1 引言 213
13.2 流体的基本概念 213
13.3 不可压缩层流 219
13.4 挤压膜的阻尼 223
13.5 电解质与电动势效应 227
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习题 233
第四部分 电路与系统问题 236
第14章 电子学 236
14.1 引言 236
14.2 半导体物理基础 236
14.3 半导体二极管 239
14.4 扩散电阻 243
14.5 光电二极管 243
14.6 双极结型晶体管 244
14.7 金属氧化物半导体场效应晶体管 244
14.8 MOSFET放大器 249
14.9 运算放大器 255
14.10 动态效应 256
14.11 运算放大器基本电路 257
14.12 电荷测量电路 262
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习题 264
15.2 反馈基本概念 265
15.1 引言 265
第15章 反馈系统 265
15.3 线性系统中的反馈 266
15.4 非线性系统中的反馈 275
15.5 谐振器和振荡器 276
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习题 282
第16章 噪声 283
16.1 引言 283
16.2 干扰问题 283
16.3 信号特性 286
16.4 随机噪声的特性 288
16.5 噪声源 290
16.6 示例：电阻温度计 294
16.7 漂移 297
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习题 298
第五部分 实例研究 302
第17章 封装 302
17.1 引言 302
17.2 封装、测试和校准 302
17.3 封装方法 303
17.4 一个商业化压力传感器实例 306
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习题 311
18.2 压阻 312
18.1 感测压力 312
第18章 压阻式压力传感器 312
18.3 摩托罗拉多MAP压力传感器 320
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习题 329
第19章 电容式加速度计 330
19.1 引言 330
19.2 准静态加速度计基础 330
19.3 利用电容的位置测量 332
19.4 电容式加速度计实例研究 339
19.5 利用针尖隧道电流的位置测量 348
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习题 351
20.1 引言 352
第20章 静电投影显示器 352
20.2 DMD器件的电机械学 355
20.3 静电驱动梁的机电性 359
20.4 光栅光阈显示 361
20.5 一个对比 371
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习题 371
第21章 压电速率陀螺仪 373
21.1 引言 373
21.2 转动运动力学 373
21.3 柯里奥利速率陀螺 374
21.4 压电性 379
21.5 石英速率陀螺实例 384
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习题 402
第22章 用于DNA扩增的微系统 403
22.1 引言 403
22.2 聚合酶链式反应 403
22.3 PCR的微系统实现方法 407
22.4 批量反应器的热学模型 411
22.5 连续流体反应器的热学模型 414
22.6 一个对比 416
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习题 417
23.2 系统级设计问题 419
23.1 引言 419
第23章 微桥气体传感器 419
23.3 一级近似器件和系统模型 421
23.4 实际器件及其制作工艺 425
23.5 传感器性能 428
23.6 高级模型 430
23.7 结束语 431
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习题 432
附录A 参数符号表 433
附录B 电磁场 440
附录C 立方材料的弹性常数 443
参考文献 444