మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్ (MEMS భాగాలు) మరియు వాటి ఆధారంగా సెన్సార్లు

MEMS భాగాలు (రష్యన్ MEMS) — అంటే మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్. వాటిలో ప్రధాన ప్రత్యేక లక్షణం ఏమిటంటే అవి కదిలే 3D నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఇది బాహ్య ప్రభావాల వల్ల కదులుతుంది. అందువల్ల, ఎలక్ట్రాన్లు MEMS భాగాలలో మాత్రమే కాకుండా, రాజ్యాంగ భాగాలలో కూడా కదులుతాయి.

MEMS భాగాలు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు మైక్రోమెకానిక్స్ యొక్క మూలకాలలో ఒకటి, తరచుగా సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లో తయారు చేయబడతాయి. నిర్మాణంలో, అవి సింగిల్-చిప్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను పోలి ఉంటాయి. సాధారణంగా, ఈ MEMS యాంత్రిక భాగాలు యూనిట్ల నుండి వందల మైక్రోమీటర్ల వరకు పరిమాణంలో ఉంటాయి మరియు క్రిస్టల్ కూడా 20 μm నుండి 1 మిమీ వరకు ఉంటుంది.

మూర్తి 1 MEMS నిర్మాణానికి ఉదాహరణ

వినియోగ ఉదాహరణలు:

1. వివిధ మైక్రో సర్క్యూట్ల ఉత్పత్తి.

2. MEMS ఓసిలేటర్లు కొన్నిసార్లు భర్తీ చేయబడతాయి క్వార్ట్జ్ రెసొనేటర్లు.

3. సెన్సార్ల ఉత్పత్తి, వీటితో సహా:

• యాక్సిలరోమీటర్;

• గైరోస్కోప్

• కోణీయ వేగం సెన్సార్;

• మాగ్నెటోమెట్రిక్ సెన్సార్;

• బేరోమీటర్లు;

• పర్యావరణ విశ్లేషకులు;

• రేడియో సిగ్నల్ కొలిచే ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు.

MEMS నిర్మాణాలలో ఉపయోగించే పదార్థాలు

MEMS భాగాలు తయారు చేయబడిన ప్రధాన పదార్థాలు:

1. సిలికాన్. ప్రస్తుతం, మెజారిటీ ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు ఈ పదార్థంతో తయారు చేయబడ్డాయి. ఇది అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, వీటిలో: వ్యాప్తి, బలం, ఆచరణాత్మకంగా వైకల్యం సమయంలో దాని లక్షణాలను మార్చదు. ఫోటోలిథోగ్రఫీ తరువాత ఎచింగ్ అనేది సిలికాన్ MEMS కోసం ప్రాథమిక కల్పన పద్ధతి.

2. పాలిమర్లు. సిలికాన్, ఒక సాధారణ పదార్థం అయినప్పటికీ, సాపేక్షంగా ఖరీదైనది కాబట్టి, కొన్ని సందర్భాల్లో దానిని భర్తీ చేయడానికి పాలిమర్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. అవి పారిశ్రామికంగా పెద్ద పరిమాణంలో మరియు విభిన్న లక్షణాలతో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. పాలిమర్ MEMS యొక్క ప్రధాన తయారీ పద్ధతులు ఇంజెక్షన్ మోల్డింగ్, స్టాంపింగ్ మరియు స్టీరియోలిథోగ్రఫీ.

పెద్ద తయారీదారు యొక్క ఉదాహరణ ఆధారంగా ఉత్పత్తి వాల్యూమ్‌లు

ఈ భాగాల కోసం డిమాండ్ యొక్క ఉదాహరణ కోసం, ST మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ తీసుకుందాం. ఇది MEMS టెక్నాలజీలో పెద్ద పెట్టుబడి పెడుతుంది, దాని ఫ్యాక్టరీలు మరియు ప్లాంట్లు రోజుకు 3,000,000 మూలకాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

మూర్తి 2 — MEMS భాగాలను అభివృద్ధి చేస్తున్న సంస్థ యొక్క ఉత్పత్తి సౌకర్యాలు

ఉత్పత్తి చక్రం 5 ప్రధాన దశలుగా విభజించబడింది:

1. చిప్స్ ఉత్పత్తి.

2. పరీక్ష.

3. కేసులలో ప్యాకింగ్.

4. చివరి పరీక్ష.

5. డీలర్లకు డెలివరీ.

మూర్తి 3 - ఉత్పత్తి చక్రం

వివిధ రకాలైన MEMS సెన్సార్ల ఉదాహరణలు

కొన్ని ప్రముఖ MEMS సెన్సార్‌లను చూద్దాం.

యాక్సిలరోమీటర్ ఇది సరళ త్వరణాన్ని కొలిచే పరికరం. ఇది ఒక వస్తువు యొక్క స్థానం లేదా కదలికను గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది మొబైల్ టెక్నాలజీ, కార్లు మరియు మరిన్నింటిలో ఉపయోగించబడుతుంది.

మూర్తి 4 - యాక్సిలెరోమీటర్ ద్వారా గుర్తించబడిన మూడు అక్షాలు

మూర్తి 5 — MEMS యాక్సిలెరోమీటర్ యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం

మూర్తి 6 - యాక్సిలెరోమీటర్ నిర్మాణం వివరించబడింది

LIS3DH కాంపోనెంట్ ఉదాహరణను ఉపయోగించి యాక్సిలెరోమీటర్ లక్షణాలు:

1.3 -యాక్సిస్ యాక్సిలెరోమీటర్.

2. SPI మరియు I2C ఇంటర్‌ఫేస్‌లతో పనిచేస్తుంది.

3. 4 ప్రమాణాలపై కొలత: ± 2, 4, 8 మరియు 16గ్రా.

4. అధిక రిజల్యూషన్ (12 బిట్స్ వరకు).

5. తక్కువ వినియోగం: తక్కువ పవర్ మోడ్‌లో 2 µA (1Hz), సాధారణ మోడ్‌లో 11 µA (50Hz) మరియు షట్‌డౌన్ మోడ్‌లో 5 µA.

6. పని సౌలభ్యం:

• 8 ODR: 1/10/25/50/100/400/1600/5000 Hz;

• 2.5 kHz వరకు బ్యాండ్‌విడ్త్;

• 32-స్థాయి FIFO (16-బిట్);

• 3 ADC ఇన్‌పుట్‌లు;

• ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్;

• 1.71 నుండి 3.6 V విద్యుత్ సరఫరా;

• స్వీయ నిర్ధారణ ఫంక్షన్;

• కేస్ 3 x 3 x 1 మిమీ. 2.

గైరోస్కోప్ ఇది కోణీయ స్థానభ్రంశాన్ని కొలిచే పరికరం. ఇది అక్షం చుట్టూ తిరిగే కోణాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఇటువంటి పరికరాలను విమానం కోసం నావిగేషన్ మరియు ఫ్లైట్ కంట్రోల్ సిస్టమ్‌గా ఉపయోగించవచ్చు: విమానాలు మరియు వివిధ UAVలు లేదా మొబైల్ పరికరాల స్థానాన్ని నిర్ణయించడం.

మూర్తి 7 - గైరోస్కోప్‌తో డేటా కొలుస్తారు

మూర్తి 8 - అంతర్గత నిర్మాణం

ఉదాహరణకు, L3G3250A MEMS గైరోస్కోప్ యొక్క లక్షణాలను పరిగణించండి:

• 3-యాక్సిస్ అనలాగ్ గైరోస్కోప్;

• అనలాగ్ శబ్దం మరియు కంపనానికి రోగనిరోధక శక్తి;

• 2 కొలిచే ప్రమాణాలు: ± 625 ° / s మరియు ± 2500 ° / s;

• షట్డౌన్ మరియు నిద్ర మోడ్లు;

• స్వీయ నిర్ధారణ ఫంక్షన్;

• ఫ్యాక్టరీ క్రమాంకనం;

• అధిక సున్నితత్వం: 2 mV / ° / s వద్ద 625 ° / s

• అంతర్నిర్మిత తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్

• అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్థిరత్వం (0.08 ° / s / ° C)

• అధిక ప్రభావ స్థితి: 0.1msలో 10000గ్రా

• ఉష్ణోగ్రత పరిధి -40 నుండి 85 °C

• సరఫరా వోల్టేజ్: 2.4 — 3.6V

• వినియోగం: సాధారణ మోడ్‌లో 6.3 mA, స్లీప్ మోడ్‌లో 2 mA మరియు షట్‌డౌన్ మోడ్‌లలో 5 μA

• కేసు 3.5 x 3 x 1 LGA

ముగింపులు

MEMS సెన్సార్ మార్కెట్‌లో, నివేదికలో చర్చించిన ఉదాహరణలతో పాటు, ఇతర అంశాలు కూడా ఉన్నాయి:

• మల్టీ-యాక్సిస్ (ఉదా 9-యాక్సిస్) సెన్సార్లు

• దిక్సూచి;

• పర్యావరణాన్ని కొలిచే సెన్సార్లు (పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రత);

• డిజిటల్ మైక్రోఫోన్లు మరియు మరిన్ని.

వాహనాలు మరియు పోర్టబుల్ ధరించగలిగిన కంప్యూటర్‌లలో చురుకుగా ఉపయోగించబడే ఆధునిక పారిశ్రామిక హై-ప్రెసిషన్ మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్‌లు.