Според съответните данни, на световния пазар на сензори, Съединените щати до 29% пазарен дял, за да заемат трона на първия пазарен дял на глобалния сензор, който е тясно свързан със Съединените щати, винаги е придал голямо значение на сензора.
Съединените щати са източник на информационната революция, тъй като един от трите основни технологични крайъгълни камъка на съвременните информационни технологии, сензорите се считат за ключова високотехнологична технология от Съединените щати. Още през 2004 г. Националната научна фондация на САЩ (NSF) пусна много перспективен специален доклад - „Сензорната революция“ (сензорната революция). (Ако се интересувате от този отчет, моля, вижте Съдържанието: NSF версии: Революцията на сензора.)
MEMS (микроелектро-механични системи) е революционна технология в сензорното поле. Като част от поредица от действия за насърчаване на популяризирането на сензорното образование в Съединените щати, NSF финансира SCME (Център за поддръжка на микросистемите), който има за цел да популяризира и подкрепи образованието на MEMS.
Тази статия е преведена от историята на MEMS, една от образователните серии на SCME, която предоставяИзчерпателна история на MEMS технологията, обхващаща ключови технологични възли и основни етапи в MEMS: включително най -известните презентации на MEMS, откриването на силиконовия резистивен ефект (което е основата на MEMSналяганесензори), най -цитираните документи в полето MEMS идруго съдържание.Доклади и т.н.Препоръчва се за всички!
За„История на MEMS“ (История на MEMS)PDF оригинален документ (английски), можете да търсите ключови думи [История на MEMS] В Експертната мрежа на сензорите в страницата за подробности за статията за изтегляне на информация може да бъде.
Експертна мрежа за сензор(Sensorexpert.com.cn) се фокусира върху областта на сензорната технология, ангажирана е с глобалната динамика на пазара на авангарда, тенденциите в технологиите и избора на продукти на професионални вертикални услуги, е водещата платформа за заявка на сензорни продукти и медийна информационна платформа. Въз основа на сензорните продукти и технологии, по -голямата част от електронните практикуващи производства и производителите на сензори, за да осигурят точно съвпадение и докиране.
Микроелектромеханичните системи (MEMS) са миниатюрни системи, които присъстват в ежедневието ни. Компонентите на MEMS варират в размер от една част на милион (микрон) до една част на хиляда (милиметри). Те са известни още като микромеханика, микросистеми, микромашини или микросистеми (MST).
MEMS се произвеждат от голямо разнообразие от материали и процесиИзползване на материали като полупроводници, пластмаси, керамика, фероелектрици, магнетиции ⽣.
Използваните материали включват полупроводници, пластмаси, керамика, желязо, магнитни и ⽣ материали.
MEMS се използват като сензори, задействащи механизми, акселерометри,превключватели, GameControllers и леки отражатели, за да назовем само няколко приложения.
В момента MEMS саИзползва се в автомобили, аерокосмическа технология, жизненост и медицински приложения, мастиленоструйни принтери, безжични и оптични комуникации, и всеки ден се появяват нови случаи на употреба.
През 1965 г. Гордън Мур прави наблюдението, че след изобретяването на транзистора в края на 40 -те години,Брой транзистори на квадратен инч един интегриранверигибеше удвоил на всеки 18 месецаот края на 50 -те до началото на 60 -те години, анНаблюдение, което е в основата на „Законът на Мур. Мур каза в това изявление,„ за обозримо бъдеще технологията ще се съсредоточи върху това да бъде по -малка, а не по -голяма “.
"Мур посочи, че технологията има и воля за обозривия бъдещ се концентрира върху по -малки, а не по -големи."
Подобно на транзистора, хората се опитват да направят електромеханичните системи по -малки и по -малки, а човек на име Ричард Фейнман го поставя най -добре в известната си лекция от 1959 г., озаглавена „Има много място на дъното“: „Казват ми, че електрическият мотор е Размерът на нокътя на малкия ви пръст и това е малък, малък свят. "
Гордън Мур и Ричард Фейнман са само два примера на учените, които прогнозират по -малки и по -малки нововъзникващи технологии MEMS. Тази статия ще обсъди ключови технологични възли и основни етапи, които се появяват в полето MEMS.
Важни основни етапи на MEMS
Раждането на MEMS устройства се е състояло на много места и чрез усилията на много хора. Разбира се, новите технологии и приложения на MEMS се разработват всеки ден. Това включва многото усилия, довели до развитието на MEMS.
По -долу е дадена времева линия, която завършва срока на развитието на технологията MEMS. Започвайки с транзистора за контакт от първата точка, направен през 1947 г. и завършващ с оптичния мрежов превключвател през 1999 г., MEMS допринесе за текущото състояние на MEMS технологията и нанотехнологиите чрез много иновации от повече от 50 години.
По-долу около 35-те основни етапа в историята на MEMS, можем да видим, че има много добре известни лаборатории, университети и компании, които са донесли значителен принос за развитието на MEMS:
- 1948 г., германски транзистор, изобретен в Bell Labs (Уилям Шокли)
- 1954 г., пиезорезистивен ефект на германий и силиций (CS Smith)
- 1958 г., Първа интегрална верига (IC) (JS Kilby 1958/Robert Noyce 1959)
- 1959 г., „Много място на дъното“ (Р. Фейнман)
- 1959 г., демонстрира първия сензор за силициево налягане (Kulite)
- 1967 г., Анизотропно дълбоко силициево офорт (Ha Waggener et al.)
- 1968 г., Резонансен транзисторен транзистор патентован (процес на микромашиниране на повърхността) (H. Nathanson et al.)
- 1970 г., пакетни силиконови вафли, използвани като сензори за налягане (партиден процес на микромашиниране)
- 1971 г., изобретен микропроцесор
- 1979 г., Hewlett-Packard Micromachined Inkjet Nozzle
- 1982, „Силиций като структурен материал“ (К. Петерсен)
- 1982, Лига процес (KFK, Германия)
- 1982, Сензор за еднократна употреба на кръвно налягане (Honeywell)
- 1983, Интегриран сензор за налягане (Honeywell)
- 1983 г., „Безкрайномерни машини“, Р. Фейнман.
- 1985 г., сензор или сензор за срив (въздушна възглавница)
- 1985 г., Откриване на „Бъкибол“
- 1986, Изобретение на микроскопа на атомната сила
- 1986, Свързване на силициеви вафли (М. Шимбо)
- 1988: Масово производство на сензори за налягане чрез свързване на вафли (NOVA сензор)
- 1988, Ротационно електростатично задвижванедвигател(Фен, Тай, Мюлер)
- 1991 г., Годишен поликристален силиконов шарнир (Pister, Judy, Burgett, Fearing).
- 1991, Откриване на въглеродните нанотръби
- 1992 г., Светлинни модулатори (Solgaard, Sandejas, Bloom)
- 1992, Групово микромашиниране (Процес на Scream, Cornell)
- 1993 г., Дигитален огледален дисплей (ТексасИнструменти)
- 1993, MCNC създава леярна услуга
- 1993, Първи масово произведени повърхностно-микромашинирани акселерометър (аналогови устройства)
- 1994 г., патентоварен процес на ецване на дълбоки реактивни йони
- 1996 г., Ричард Смали разработва технология за производство на въглеродни нанотръби с равномерен диаметър.
- 1999, Оптични мрежови превключватели (Lucent)
- 2000 -те, бум на оптичния MEMS
- 2000 -те, Biomems Surge
- През 2000 -те отбелязаха увеличение на броя на MEMS устройствата и приложенията.
- 2000 -те, NEMS приложения и развитие на технологиите
1947 Изобретяване на транзистора на точков контакт (германий)
През 1947 г. Уилям Шокли, Джон Бардин и Уолтър Брат от Bell Labs успяват да изградят първия транзистор за контакт на точки. Този транзистор използва германий, полупроводящ химичен елемент.
Това изобретение демонстрира способността да се правят транзистори от полупроводникови материали, което позволява да се контролиранапрежениеиток.Той също отвори вратата за извършване на по -малки и по -малки транзистори. Патентът за транзистора за растеж на Germanium NPN е подаден от Уилям Шокли през 1948 г.
Първият транзистор беше висок около половин инч и със сигурност беше огромен в сравнение с днешните стандарти. Днес учените могат да създадат нанотранзистори, които са с диаметър около 1 нанометър. За справка човешката коса е около 60-100 микрона.
Откриване на пиезорезистивния ефект в силиций и германий през 1954 г.
През 1954 г. CS Smith открива пиезорезистивния ефект в полупроводникови материали като силиций и германий. Този пиезорезистивен ефект при полупроводници може да бъде порядък, по -голям от геометричния пиезорезистивен ефект при металите.Това откритие беше важно за MEMS, защото показа, че силиций и германий могат да усещат налягането на въздуха или водата по -добре от металите.
Откриването на пиезорезистивния ефект при полупроводници доведе до търговското развитие на силициевите щам габарити през 1958 г. През 1959 г. Kulite Corporation е основан като първи търговски източник на голи силиконови щам.
През 1958 г. е изобретена първата интегрална схема (IC)
Когато транзисторът е изобретен, действителният размер на всеки транзистор беше ограничен, тъй като трябваше да бъде свързан с проводници и други електронни устройства. В резултат на това свиването на транзистора спря до появата на „интегрираната верига“.
Интегралната схема ще се състои от транзистори, резистори, кондензатори и проводници, за да отговори на нуждите на конкретно приложение. Ако интегрираната схема може да бъде изработена изцяло на един субстрат, цялото устройство може да бъде направено още по -малко.
Почти в същото време двама души независимо развиват интегрални схеми.
През 1958 г. Джак Килби, работещ за Texas Instruments, разработва работещ модел на „твърдо състояние“.Тази верига се състоеше от транзистор, три резистора и кондензатор, всички монтирани на лист на германий.
Скоро след това Робърт Нойс от Fairchild Semiconductor направи първата "единица верига", интегрирана верига, направена на силиконов чип. Тази интегрална верига е направена на силиконов чип, а Робърт Нойс получи първия си патент през 1961 г.
1959 г. "Много място на дъното"
През 1959 г. на среща на Американското физическо общество човек на име Ричард Фейнман популяризира развитието на микро- и нанотехнологиите с известна семинарна лекция, озаглавена „Има много място в дъното“.
В лекцията си той постави въпроса:"Защо не можем да напишем цялата 24- обемна енциклопедия Britannica на главата на щифт?"