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Tsinghua University

微机电系统技术及应用

Tsinghua University via XuetangX

Overview

Learn about Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology and its applications in this comprehensive course from Tsinghua University. Master fundamental concepts including microscale effects, MEMS fabrication techniques, semiconductor planar processing, lithography, thin film deposition, etching, and doping processes. Explore various MEMS devices such as micro-piezoresistive pressure sensors, silicon microphones, micro-inertial sensors, accelerometers, gyroscopes, electrostatic microactuators, piezoelectric actuators, and microfluidic devices. Understand working principles, microscale characteristics, signal detection methods, fabrication processes, and packaging solutions for each device type. Examine practical applications including inertial measurement units, piezoelectric mirrors, micropumps, and chip-based PCR systems. Gain hands-on experience through case studies and engage in final exam discussions to solidify understanding of MEMS technology integration and implementation.

Syllabus

  • 课程概论
    • 什么是微机电系统
    • 机电系统微型集成化的意义
    • 微尺度效应
    • MEMS发展历史
    • 本课程学习内容与学习方法
  • MEMS加工技术
    • MEMS与半导体平面加工技术
    • 光刻工艺
    • 薄膜沉积工艺
    • 刻蚀工艺
    • 掺杂工艺
    • MEMS器件的加工过程
  • 微压阻式压力传感器
    • MEMS压力传感器的工作原理
    • 微尺度膜片及其特性
    • 微尺度应变器及其特性
    • 应变器电阻变化的电学测量
    • 应变器在膜片上的布置
    • 一个实例及压力传感器封装问题
  • 硅微麦克风
    • MEMS麦克风的工作原理
    • 微尺度电容器及其特性
    • 准静态模型及线性化
    • 电容信号的检测方法
    • 硅微麦克风的加工及封装
    • 微压电式麦克风
  • 微惯性传感器
    • MEMS加速度计的工作原理
    • 微尺度的梁和弹簧
    • MEMS压阻式加速度计
    • 差分电容检测方式
    • ADXL系列加速度计
    • MEMS陀螺
    • 微惯性测量组合及其应用
  • 静电微执行器
    • 静电微执行器的工作原理
    • 基于平行平板电容器的微执行器——弯曲式
    • 基于平行平板电容器的微执行器——扭转式
    • 基于梳状叉指电容器的微执行器
    • 静电微马达
  • 压电微执行器
    • 压电材料与压电效应
    • 微系统中的压电薄膜
    • 微尺度压电单元的驱动特性
    • 压电微镜
    • 压电微泵
  • 微流控器件
    • 微流控系统概述
    • 微尺度流道与流体
    • 微流体驱动——压差驱动
    • 微流体驱动——毛细管驱动
    • 微流体驱动——电动驱动
    • 芯片PCR
  • 期末试题
    • 期末试题
  • 讨论

    Taught by

    Ying Dong

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