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iOS9曝指南针Bug iPhone6s部分应用受影响
据用户反映在苹果iOS 9和iOS 9.0.1中可能存在漏洞,该漏洞影响到iPhone 6s上某些需要使用指南针和陀螺仪数据的应用,在某些情况下还会影响到渲染某些特性的重要资源,导致其不可用,下面大家一起来看看吧。
根据有的用户反映,在使用Sky Guide这款可以查看星空分布的天文软件时就遇到了问题。这款应用主要是利用iPhone上先进的传感器套件来实现增强现实功能,从而将设备转变成具有可以和用户交互的夜空图。一般情况下不存在问题的话,只需将其对准天空,即可自动寻找恒星、星座、行星、卫星等等,但是在运行iOS 9和iOS 9.0.1的iPhone 6s上,屏幕上显示的夜空图则一直在漂移,根本没有办法控制。
在用户反映该问题之后,开发者工作室Fifth Star Labs也进行了测试,随后证实影响Sky Guide的&Compass&特性的问题仅出现在iPhone 6s上,其他旧款的iPhone上并没有出现类似问题。其他需要使用iPhone的数字指南针、三轴陀螺仪和加速器的增强现实应用同样出现类似的问题。但是像苹果地图这样的应用却没有问题,也就是说这个问题或许出在iOS API上。Fifth Star Labs目前正在寻求有效的解决方案。
2013年苹果公司也遇到过类似的传感器问题,当时的iPhone 5s用户反映iOS 7的指南针应用提供错误的读数。另外当时经过分析测试发现,问题是出现在供应商的身上。当年苹果的加速器供应商从STMicroelectronics变为Bosch,STMicroelectronics供应的传感器偏差为+/- 20mg,而Bosch的偏差则高达+/- 95mg,两者相差近五倍。不过这种误差可以通过软件修正。
iPhone等设备中使用的超敏元件一般都非常难以整合到整台设备之中,因为不同类型和不同厂商之间的硬件差异很大,偏差规范也各不相同。一个看起来微不足道的偏差可能会给需要使用iPhone数据的应用造成非常明显的偏差。
根据此前iFixit对iPhone 6s和iPhone 6s Plus的拆解来看,这两款设备使用的陀螺仪和加速器与去年的iPhone 6系列产品一样,都是InvenSense的6轴陀螺仪/加速器芯片以及Bosch Sensortec的3轴加速器模块。和去年稍有不同的是,M9协处理器目前已经整合到苹果的A9片上系统中,成为加速计、指南针、陀螺仪和气压计等iPhone传感器的数据中心。
当年iPhone 5s出现指南针问题后,苹果公司官方给出的解决方法是在充电状态下重新校准指南针传感器,在一个半小时之后不要去接触设备。不过当时候尝试了这个办法,最后成功解决问题的用户并不多。不知道今年苹果将如何解决这个问题。
苹果公司正式向公众推送了iOS 8.4.1正式版本的系统更新,细心的网友在更新文件中发现了苹果公司常用的更新感谢信,在这封感谢信里面,苹果公司再次向中国中国越狱团队“太极”致谢。
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您是不是想找:MEMS是怎样的技术,哪些已经民用了?
希望能够就具体的技术作一些说明,比如喷墨打印机,微型陀螺仪,压力测量等等为什么需要用到MEMS,大致是怎样的工艺。
楼主问的比较笼统,那我也笼统地回答下:技术概念:微机电系统Micro-Electro-MechanicalSystems (MEMS)是利用集成电路制造技术和微加工技术把微结构、微传感器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制造在一块或多块芯片上的微型集成系统。MEMS可以革命性地影响几乎所有类别的产品。它用微加工技术将各种产品整合到基于硅的微电子芯片上,做到systems-on-a-chip。工艺简介:MEMS工艺与传统的IC工艺有许多相似之处,如光刻、薄膜沉积、掺杂、刻蚀、化学机械抛光工艺等,但是有些复杂的微结构难以用IC工艺实现,必须采用微加工技术制造。微加工技术包括硅的体微加工技术、表面微加工技术和特殊微加工技术。体加工技术是指沿着硅衬底的厚度方向对硅衬底进行刻蚀的工艺,包括湿法刻蚀和干法刻蚀,是实现三维结构的重要方法。表面微加工是采用薄膜沉积、光刻以及刻蚀工艺,通过在牺牲层薄膜上沉积结构层薄膜,然后去除牺牲层释放结构层实现可动结构。除了上述两种微加工技术以外,MEMS制造还广泛地使用多种特殊加工方法,其中常见的方法包括键合、LIGA、电镀、软光刻、微模铸、微立体光刻与微电火花加工等。技术优势:总体来说,用MEMS工艺制造传感器、执行器或者微结构,优点是:
微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生产等。具体到各个器件:例如,MEMS陀螺仪没有旋转部件、不需要轴承,并可以用微机械加工技术大批量生产。每个器件用到的工艺细节实在太多,就不赘述了。主流应用:我对传感器比较熟,现在MEMS传感器的主要应用在:汽车电子领域、计算机领域、消费电子领域、网络通信类、医疗电子领域等。可以说有着广泛的应用。你所提的民用化,主要就是前4项吧。现在应用比较热的是消费电子领域,手机,平板电脑等,在将来会有较大的市场(加速度传感器,陀螺仪,电子罗盘,麦克风等)。传统的汽车领域也会保持较高的份额。
【未经允许,请勿转载】首先先来解释什么是MEMS。Microelectromechanical Systems, 这个让老美念起来都绕口的词,中文叫做“微机械机电系统”。MEMS的飞速发展,是因为传统机电工艺制成的驱动器和传感器,在体积、价格、产能上无法适应电子消费、工业界、科学研究乃至军工的需求。上世纪80年代末,随着集成电路工业的迅速发展,把驱动器和传感器和集成电路芯片集成在一起, 就成为了科技发展的必然趋势,这也就促成了MEMS的诞生。【传统机电工艺和MEMS的对比】——传统的加速度计:Endevco 公司的压电加速度计Endevco 公司的压电加速度计体积比成年人的大拇指要大一点。如果再加上电路和读出设备,一般需要一个手提箱才能带着走。再看价格和产能,压电材料(常见的石英,陶瓷)需要很精确的传统工业加工技术,无法批量生产,价格也是MEMS加速度计的上千倍。——传统的陀螺仪:Northrop Grumman的军用半球形陀螺仪Northrop Grumman的军用半球形陀螺仪可以从图中直观的看出其和一个美元quarter硬币的大小对比。为了保证性能,这样一个陀螺仪的产量之低,和价格之高也是可想而知的。那么现在问题来了 - 我们总不能把这么大的加速度计和陀螺仪放在手机里面吧(除非我们都回到大哥大时代)。而正因为有了MEMS技术,我们手机里面的加速度计和陀螺仪可以变成是这样小的体积:【使用MEMS技术的好处】列举几个最重要的:原材料价格低廉,产量充足。大部分集成电路和MEMS的原材料是硅(Si),这个神奇的VI族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么?说的通俗一点,就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后,就变成了单晶硅,长这个样子:这个长长的大柱子,直径可以是 1 inch (2.5 cm) 到 12 inch (30 cm),被切成一层层 500 微米厚的硅片 (英文:wafer,和威化饼同词),长这个样子:批量生产 - 产能高,良品率高MEMS驱动器和传感器大部分都含有微机械机构。试想一下,我们要检测一个一微米长的弹簧移动了一纳米(微米尺度的悬臂梁在纳米尺度的范围内移动),这种加工精度在传统机械加工工艺上面是难以实现的。正因为有了MEMS技术,现在我们可以使数以万计的MEMS芯片(有些工艺也会把集成电路芯片放在同一步骤加工)出现在了每一片wafer上面,如下图所示。这种批量生产(batch process)的过程目前已经全自动化控制,隔离了人为因素,确保了每一个MEMS芯片之间的工艺误差可以得到严格的控制,从而提高了良品率。切片、封装之后,就成为了一个个的MEMS芯片。从外观上来看,大部分的MEMS芯片和集成电路芯片是差不多的。纳米技术本身的优势。曾几何时,微米和纳米技术被称为了科技的代言词,但大部分人根本不理解微米和纳米技术是什么。其实对于MEMS传感器来讲,最大的优势是体积和表面积的比数值小(体积:表面积)。我们都知道体积是跟长度的三次方,而面积是长度的二次方。所以把一个MEMS器件等比例缩小的结果就是体积:表面积会缩小,这样会使得MEMS器件的信噪比增加(也就是有好处)。【MEMS“民用”工艺】我觉得更常用的说法应该是“商用”MEMS工艺。与其对应的还有“军用”MEMS工艺,还有做科学研究用的“科研”MEMS工艺。最成功的几个“商用”MEMS工艺其实屈指可数:惯性传感器:加速度器和陀螺仪。代表公司及工艺:InvenSense的Nasiri工艺,ST Microelectronic的THELMA工艺,Analog Devices的IMU工艺,博世(Bosch)的Bosch Process。这个技术用在了导航方面,比如大疆无人机,虚拟现实和体感输入(智能手机、PlayStation手柄等),汽车安全气囊和ABS防抱死系统。图: InvenSense的Nasiri工艺。其6轴惯性传感器用在了目前最新的iPhone6 图: InvenSense的Nasiri工艺。其6轴惯性传感器用在了目前最新的iPhone6 喷墨打印机。代表公司及工艺:Epson的压电喷墨头,Canon的memjet(热驱动)。图:Epson的压电喷墨头投影仪DLP芯片。代表公司和工艺:Texas Instruments(德州仪器)的DLP (Digital Light
Processing)技术,用在了目前全世界大于90%的投影仪当中。图:TI的DLP技术压力传感器。代表公司和工艺:ST Microelectronics和Bosch的压力传感器,用到了Piezoresistive压阻技术,用于GPS、登山手表和智能手机上。图:Bosch的BMP180芯片。左边是ASIC电路,右边是压力传感器。可以看到,压力传感器东南西北四个方向都有压阻电阻,用来检测硅薄膜受到压力之后的形变。图:Bosch的BMP180芯片。左边是ASIC电路,右边是压力传感器。可以看到,压力传感器东南西北四个方向都有压阻电阻,用来检测硅薄膜受到压力之后的形变。麦克风。MEMS的麦克风也是近几年才取代了过去磁感线圈式的麦克风。以美国的Knowles和中国的歌尔声学为主,MEMS麦克风已经基本替换了大部分手机中的传统麦克风。技术实现上也相对简单,其实就是一个打了很多孔的压力传感器。图:Knowles用在iPhone中的麦克风MEMS现在应用广泛、发展前景较好,但是它的可靠性和精度并不能达到某些传统工艺的标准,所以在军事和航天领域依然还是需要传统工艺来解决问题。注:所有图片均来自google图片搜索。
文章链接:更多MEMS内容关注专栏微机电系统(MEMS) 题图中所展示为放大后的MEMS结构与一根头发丝(0.05毫米 )。写在前面对智能硬件,物联网,可穿戴/植入,传感器等高新科技感兴趣的同学欢迎关注阿hong的知乎专栏(),解读各类高科技产品(谷歌智能眼镜、自动驾驶汽车,VR/AR等等酷炫科技)。虽然大部分人对于MEMS(Microelectromechanical systems, 微机电系统/微机械/微系统)还是感到很陌生,但是其实MEMS在我们生产,甚至生活中早已无处不在了,智能手机,健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备,部分早期和几乎所有近期电子产品都应用了MEMS器件。MEMS是一门综合学科,学科交叉现象及其明显,主要涉及微加工技术,机械学/固体声波理论,热流理论,电子学,生物学等等。MEMS器件的特征长度从1毫米到1微米,相比之下头发的直径大约是50微米。MEMS传感器主要优点是体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等,是微型传感器的主力军,正在逐渐取代传统机械传感器,在各个领域几乎都有研究,不论是消费电子产品、汽车工业、甚至航空航天、机械、化工及医药等各领域。常见产品有压力传感器,加速度计,陀螺,静电致动光投影显示器,DNA扩增微系统,催化传感器。MEMS的快速发展是基于MEMS之前已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。 MEMS往往会采用常见的机械零件和工具所对应微观模拟元件,例如它们可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构。然而,MEMS器件加工技术并非机械式。相反,它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。批量制造能显著降低大规模生产的成本。若单个MEMS传感器芯片面积为5 mm x 5 mm,则一个8英寸(直径20厘米)硅片(wafer)可切割出约1000个MEMS传感器芯片(图1),分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低。因此MEMS商业化的工程除了提高产品本身性能、可靠性外,还有很多工作集中于扩大加工硅片半径(切割出更多芯片),减少工艺步骤总数,以及尽可能地缩传感器大小。图1. 8英寸硅片上的MEMS芯片(5mm X 5mm)示意图图2. 从硅原料到硅片过程。硅片上的重复单元可称为芯片(chip 或die)。图2. 从硅原料到硅片过程。硅片上的重复单元可称为芯片(chip 或die)。(流程视频,)MEMS需要专门的电子电路IC进行采样或驱动,一般分别制造好MEMS和IC粘在同一个封装内可以简化工艺,如图3。不过具有集成可能性是MEMS技术的另一个优点。正如之前提到的,MEMS和ASIC (专用集成电路)采用相似的工艺,因此具有极大地潜力将二者集成,MEMS结构可以更容易地与微电子集成。然而,集成二者难度还是非常大,主要考虑因素是如何在制造MEMS保证IC部分的完整性。例如,部分MEMS器件需要高温工艺,而高温工艺将会破坏IC的电学特性,甚至熔化集成电路中低熔点材料。MEMS常用的压电材料氮化铝由于其低温沉积技术,因为成为一种广泛使用post-CMOS compatible(后CMOS兼容)材料。虽然难度很大,但正在逐步实现。与此同时,许多制造商已经采用了混合方法来创造成功商用并具备成本效益的MEMS 产品。一个成功的例子是ADXL203,图4。ADXL203是完整的高精度、低功耗、单轴/双轴加速度计,提供经过信号调理的电压输出,所有功能(MEMS & IC)均集成于一个单芯片中。这些器件的满量程加速度测量范围为±1.7 g,既可以测量动态加速度(例如振动),也可以测量静态加速度(例如重力)。图3. MEMS与IC在不同的硅片上制造好了再粘合在同一个封装内图4. ADXL203(单片集成了MEMS与IC)NEMS,即纳(米)机电系统NEMS内容已移至文末。通信/移动设备图7. 智能手机简化示意图(,)在智能手机中,iPhone 5采用了4个 MEMS传感器,三星Galaxy S4手机采用了八个MEMS传感器。iPhone 6 Plus使用了六轴陀螺仪&加速度计(InvenSense MPU-6700)、三轴电子罗盘(AKM AK8963C)、三轴加速度计(Bosch Sensortec BMA280),磁力计,大气压力计(Bosch Sensortec BMP280)、指纹传感器(Authen Tec的TMDR92)、距离传感器,环境光传感器(来自AMS的TSL2581 )和MEMS麦克风。iphone 6s与之类似,稍微多一些MEMS器件,例如采用了4个MEMS麦克风。预计将来高端智能手机将采用数十个MEMS器件以实现多模通信、智能识别、导航/定位等功能。 MEMS硬件也将成为LTE技术亮点部分,将利用MEMS天线开关和数字调谐电容器实现多频带技术。以智能手机为主的移动设备中,应用了大量传感器以增加其智能性,提高用户体验。这些传感器并非手机等移动/通信设备独有,在本文以及后续文章其他地方所介绍的加速度、化学元素、人体感官传感器等可以了解相关信息,在此不赘叙。此处主要介绍通信中较为特别的MEMS器件,主要为与射频相关MEMS器件。通信系统中,大量不同频率的频带(例如不同国家,不同公司间使用不同的频率,2G,3G,LTE,CDMD以及蓝牙,wifi等等不同技术使用不同的通信频率)被使用以完成通讯功能,而这些频带的使用离不开频率的产生。声表面波器件,作为一种片外(off-chip)器件,与IC集成难度较大。表面声波(SAW)滤波器曾是手机天线双工器的中流砥柱。2005年,安捷伦科技推出基于MEMS体声波(BAW)谐振器的频率器件(滤波器),该技术能够节省四分之三的空间。BAW器件不同于其他MEMS的地方在于BAW没有运动部件,主要通过体积膨胀与收缩实现其功能。(另外一个非位移式MEMS典型例子是依靠材料属性变化的MEMS器件,例如基于相变材料的开关,加入不同电压可以使材料发生相变,分别为低阻和高阻状态,详见后续开关专题)。在此值得一提的事,安华高Avago(前安捷伦半导体事业部)卖的如火如荼的薄膜腔声谐振器(FBAR)。也是前段时间天津大学在美国被抓的zhang hao研究的东西。得益于AlN氮化铝压电材料的沉积技术的巨大进步,AlN FBAR已经被运用在iphone上作为重要滤波器组件。下图为FBAR和为SMR (Solidly Mounted Resonator)。其原理主要通过固体声波在上下表面反射形成谐振腔。图8. FBAR示意图,压电薄膜悬空在腔体至上图9. SMR示意图(非悬空结构,采用Bragg reflector布拉格反射层) (图9. SMR示意图(非悬空结构,采用Bragg reflector布拉格反射层) ()如果所示,其中的红色线条表示震动幅度。如果所示,其中的红色线条表示震动幅度。固体声波在垂直方向发生反射,从而将能量集中于中间橙色的压电层中。顶部是与空气的交界面,接近于100%反射。底部是其与布拉格反射层的界面,无法达到完美反射,因此部分能量向下泄露。实物FBAR扫描电镜图。故意将其设计成不平行多边形是为了避免水平方向水平方向反射导致的谐振,如果水平方向有谐振则会形成杂波。上图所示为消除杂波前后等效导纳(即阻抗倒数,或者简单理解为电阻值倒数)。消除杂波后其特性曲线更平滑,效率更高,损耗更小,所形成的滤波器在同频带内的纹波更小。上图所示为消除杂波前后等效导纳(即阻抗倒数,或者简单理解为电阻值倒数)。消除杂波后其特性曲线更平滑,效率更高,损耗更小,所形成的滤波器在同频带内的纹波更小。图示为若干FBAR连接起来形成滤波器。右图为封装好后的图示为若干FBAR连接起来形成滤波器。右图为封装好后的FBAR滤波器芯片及米粒对比,该滤波器比米粒还要小上许多。可穿戴/植入式领域图10. 用户与物联网可穿戴/植入式MEMS属于物联网IoT重要一部分,主要功能是通过一种更便携、快速、友好的方式(目前大部分精度达不到大型外置仪器的水平)直接向用户提供信息。可穿戴/应该说是最受用户关注,最感兴趣的话题了。大部分用户对汽车、打印机内的MEMS无感,这些器件与用户中间经过了数层中介。但是可穿戴/直接与用户接触,提升消费者科技感,更受年轻用户喜爱,例子可见Fitbit等健身手环。该领域最重要的主要有三大块:消费、健康及工业,我们在此主要讨论更受关注的前两者。消费领域的产品包含之前提到的健身手环,还有智能手表等。健康领域,即医疗领域,主要包括诊断,治疗,监测和护理。比如助听、指标检测(如血压、血糖水平),体态监测。MEMS几乎可以实现人体所有感官功能,包括视觉、听觉、味觉、嗅觉(如Honeywell电子鼻)、触觉等,各类健康指标可通过结合MEMS与生物化学进行监测。MEMS的采样精度,速度,适用性都可以达到较高水平,同时由于其体积优势可直接植入人体,是医疗辅助设备中关键的组成部分。传统大型医疗器械优势明显,精度高,但价格昂贵,普及难度较大,且一般一台设备只完成单一功能。相比之下,某些医疗目标可以通过MEMS技术,利用其体积小的优势,深入接触测量目标,在达到一定的精度下,降低成本,完成多重功能的整合。以近期所了解的一些MEMS项目为例,通过MEMS传感器对体内某些指标进行测量,同时MEMS执行器(actuator)可直接作用于器官或病变组织进行更直接的治疗,同时系统可以通过MEMS能量收集器进行无线供电,多组单元可以通过MEMS通信器进行信息传输。个人认为,MEMS医疗前景广阔,不过离成熟运用还有不短的距离,尤其考虑到技术难度,可靠性,人体安全等。图11. MEMS实现人体感官功能可穿戴设备中最著名,流行的便数苹果手表了,其实苹果手表和苹果手表结构已经非常相似了,处理器、存储单元、通信单元、(MEMS)传感器单元等,因此对此不在赘叙。图12. 苹果手表示意图*其他领域投影仪投影仪所采用的MEMS微镜如图13,14所示(),其中扫描电镜图则是来自于TI的Electrostatically-driven digital mirrors for projection systems。每个微镜都由若干锚anchor或铰链hinge支撑,通过改变外部激励从而控制同一个微镜的不同锚/铰链的尺寸从而微镜倾斜特定角度,将入射光线向特定角度反射。大量微镜可以形成一个阵列从而进行大面积的反射。锚/铰链的尺寸控制可以通过许多方式实现,一种简单的方式便是通过加热使其热膨胀,当不同想同一个微镜的不同锚/铰链通入不同电流时,可以使它们产生不同形变,从而向指定角度倾斜。TI采用的是静电驱动方式,即通入电来产生静电力来倾斜微镜。图13 微镜的SEM示意图图14 微镜结构示意图德州仪器的数字微镜器件(DMD),广泛应用于商用或教学用投影机单元以及数字影院中。每16平方微米微镜使用其与其下的CMOS存储单元之间的电势进行静电致动。灰度图像是由脉冲宽度调制的反射镜的开启和关闭状态之间产生的。颜色通过使用三芯片方案(每一基色对应一个芯片),或通过一个单芯片以及一个色环或RGB LED光源来加入。采用后者技术的设计通过色环的旋转与DLP芯片同步,以连续快速的方式显示每种颜色,让观众看到一个完整光谱的图像 ()。TI有一个非常非常具体生动的视频介绍该产品,你可以在这个视频中看到整个微镜阵列如何对光进行不同角度的折射()。图15 微镜反射光线示意图MEMS 加速度计加速度传感器是最早广泛应用的MEMS之一。MEMS,作为一个机械结构为主的技术,可以通过设计使一个部件(图15中橙色部件)相对底座substrate产生位移(这也是绝大部分MEMS的工作原理),这个部件称为质量块(proof mass)。质量块通过锚anchor,铰链hinge,或弹簧spring与底座连接。绿色部分固定在底座。当感应到加速度时,质量块相对底座产生位移。通过一些换能技术可以将位移转换为电能,如果采用电容式传感结构(电容的大小受到两极板重叠面积或间距影响),电容大小的变化可以产生电流信号供其信号处理单元采样。通过梳齿结构可以极大地扩大传感面积,提高测量精度,降低信号处理难度。加速度计还可以通过压阻式、力平衡式和谐振式等方式实现。图15 MEMS加速度计结构示意图图16 MEMS加速度计中位移与电容变化示意图汽车碰撞后,传感器的proof mass产生相对位移,信号处理单元采集该位移产生的电信号,触发气囊。更直观的效果可以观看视频。图17. 汽车碰撞后加速度计的输出变化。 可参见一下链接(,)打印喷嘴一种设计精巧的打印喷嘴如下图所示。两个不同大小的加热元件产生大小不一的气泡从而将墨水喷出。具体过程为:1,左侧加热元件小于右侧加热元件,通入相同电流时,左侧产生更多热量,形成更大气泡。左侧气泡首先扩大,从而隔绝左右侧液体,保持右侧液体高压力使其喷射。喷射后气泡破裂,液体重新填充该腔体。图18. 采用气泡膨胀的喷墨式MEMS图19. HP生产的喷墨式MEMS相关产品开关/继电器MEMS继电器与开关。其优势是体积小(密度高,采用微工艺批量制造从而降低成本),速度快,有望取代带部分传统电磁式继电器,并且可以直接与集成电路IC集成,极大地提高产品可靠性。其尺寸微小,接近于固态开关,而电路通断采用与机械接触(也有部分产品采用其他通断方式),其优势劣势基本上介于固态开关与传统机械开关之间。MEMS继电器与开关一般含有一个可移动悬臂梁,主要采用静电致动原理,当提高触点两端电压时,吸引力增加,引起悬臂梁向另一个触电移动,当移动至总行程的1/3时,开关将自动吸合(称之为pull in现象)。图20. MEMS开关断合示意图生物试验类MEMS器件由于其尺寸接近生物细胞,因此可以直接对其进行操作。( ).图21. MEMS操作细胞示意图NEMS(纳机电系统)NEMS(Nanoelectromechanical systems, 纳机电系统)与MEMS类似,主要区别在于NEMS尺度/重量更小,谐振频率高,可以达到极高测量精度(小尺寸效应),比MEMS更高的表面体积比可以提高表面传感器的敏感程度,(表面效应),且具有利用量子效应探索新型测量手段的潜力。首个NEMS器件由IBM在2000年展示, 如图5所示。器件为一个 32X32的二维悬臂梁(2D cantilever array)。该器件采用表面微加工技术加工而成(MEMS中采用应用较多的有体加工技术,当然MEMS也采用了不少表面微加工技术,关于微加工技术将会在之后的专题进行介绍)。该器件设计用来进行超高密度,快速数据存储,基于热机械读写技术(thermomechanical writing and readout),高聚物薄膜作为存储介质。该数据存储技术来源于AFM(原子力显微镜)技术,相比磁存储技术,基于AFM的存储技术具有更大潜力。快速热机械写入技术(Fast thermomechanical writing)基于以下概念(图6),‘写入’时通过加热的针尖局部软化/融化下方的聚合物polymer,同时施加微小压力,形成纳米级别的刻痕,用来代表一个bit。加热时通过一个位于针尖下方的阻性平台实现。对于‘读’,施加一个固定小电流,温度将会被加热平台和存储介质的距离调制,然后通过温度变化读取bit。 而温度变化可通过热阻效应(温度变化导致材料电阻变化)或者压阻效应(材料收到压力导致形变,从而导致导致材料电阻变化)读取。图5. IBM 二维悬臂梁NEMS扫描电镜图(SEM)其针尖小于20nm图6.快速热机械写入技术示意图其他参考文献:1. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. H?berle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage, Sensors and Actuators A: Physical, Volume 80, Issue 2, 10 March 2000, Pages 100-107, ISSN , .2. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. H?berle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for AFM data storage, Technical Digest 12th IEEE Int. Micro Electro Mechanical Systems Conf. MEMS '99, Orlando, FL, January 1999, IEEE, Piscataway, 1999, pp. 564–569.3. Fan-Gang Tseng, Chang-Jin Kim and Chih-Ming Ho, "A high-resolution high-frequency monolithic top-shooting microinjector free of satellite drops - part I: concept, design, and model," inJournal of Microelectromechanical Systems, vol. 11, no. 5, pp. 427-436, Oct 2002.4. 5. Martín, F.; Bonache, J. Application of RF-MEMS-Based Split Ring Resonators (SRRs) to the Implementation of Reconfigurable Stopband Filters: A Review. Sensors2014, 14, .(,)(Andreas C. F Fredrik F Martin L Simon J. B G?ran S Niclas R Frank Niklaus,Integrating MEMS and ICs,Microsystems & Nanoengineering, 2015, Vol.1. )
首先,我不是学器件的,我是学设计的,对于MEMS没有太深入的了解,如果你对这个方向很感兴趣的话,可以去Wikipedia搜一下MEMS,最好搜英文wiki,中文wiki十分的垃圾,都不如百度好用,然后你可以去找一些相关的书来看一下,最好看外国的经典教材,网上搜一下就找到了,我就不帮你搜了其次,我可以说一点我的理解,首先MEMS是微机电系统的缩写,也就是说它同时涉及了机械和电子两个学科,实现的是机械部件的功能,使用的是集成电路的技术,利用的是电信号进行控制和传导,某种程度上讲确实是1楼所说的传感器,但是1楼的说法实在是太草了,我自己最近几年的工科学习中,十分讨厌的就是各种高度概括的总结,什么问题都说不明白,却也好像什么都说明白了。我对于MEMS的理解,一是其控制精度应该会十分出色,因为它都是纳米级的制造工艺,二是基于十分成熟的VLSI的制造工艺生产成本会很低,三是应用十分方便吧,因为它本身就是一个机械和电子结合的产品已经民用的应该还蛮多吧,最熟悉的就是iphone上的陀螺仪嘛,应该还有别的应用,这个应该主要还是应用在电子产品上的
目前MEMS的技术难题主要在加工工艺和封装工艺上,加工工艺要求MEMS更小更薄,甚至要求双面工艺,这对FAB要求很高;另外封装要求同样很高,比如气密性、环境要求等,所以封装成本占比相当高。最后对材料的要求,除了传统的Si,GaAs,GaN,SiC等都是不错的材料。例如最近的iPhone就用了GaAs的MEMS
什么是MEMS? MEMS在行业内应用: MEMS典型器件:
MEMS其实就是一种传感器,之所以采用这些东西,是因为MEMS较其他的传感器有廉价,准确度高等优点。就像为什么要用集成电路代替一般电路一样。现行的MEMS一般都是采用半导体工艺。
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