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内容简介
本书共19章，分为两大部分:第1～9章为突破性技术部分，讨论各类新型微机电系统（MEMS）器件;第10～19章属应用部分，详细阐述以MEMS为基础的各种新颖的应用。本书各章都具有完整性，既可以单独阅读，也可与其他章节连贯阅读。
本书可供智能系统、军事、航空航天、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域从事相关MEMS传感器、芯片及系统应用工作的工程师和设计师阅读，也可用作大专院校相关专业本科生、研究生和教师的参考书。
作者简介
克日什托夫·印纽斯基（Krzysztof Iniewski）博士，曾就职于加拿大多伦多大学、阿尔伯塔大学、西蒙弗雷泽大学，以及美国博安思通信科技有限公司。他是CMOS新兴技术研究协会主席。他拥有在美国、加拿大、法国、德国和日本等国注册的18种国际专利，在国际期刊和会议上发表了100多篇研究论文，是一个经常受邀的演讲者，被国际上多个组织聘为顾问。
维卡斯·乔杜里（Vikas Choudhary）先生，毕业于美国加州大学，获得信号处理领域的硕士学位。在半导体工业，他有20多年的工作经验，拥有5项专利。他主要从事过芯片间千兆信号高速交联技术的线路和系统设计、接收器和发射器中先进时钟和数据恢复系统设计，担任过射频集成电路（RFIC）子系统（如802.16e和802.11n）总体设计师和首席设计师。
章节目录
目录
译者序
原书前言
第Ⅰ部分 突破性技术
第1章 技术突破———微系统到微纳米系统2
1.1 从微电子到微系统
1.2 微系统:纳米技术与宏观领域间的联系12
1.3 自下而上纳米技术:纳米机电系统的未来13
1.4 总结和展望15
致谢15
参考文献15
第2章 MEMS中的高 k电介质HfO2 17
2.1 概述17
2.2 HfO2薄膜制造技术18
2.2.1 不同的镀膜技术18
2.2.2 镀膜和热生长层18
2.3 界面掺杂1
2.4 辐射测试技术24
2.5 总结和展望31
致谢31
参考文献32
第3章 MEMS的压电薄膜34
3.1 概述34
3.2 压电薄膜制造技术34
3.3 薄膜的压电性质38
3.4 无铅压电薄膜45
3.5 利用压电薄膜制造微致动器技术47
3.6 总结55
参考文献55
第4章 高分辨率微陀螺仪应用中的CMOS系统和界面58
4.1 概述58
4.2 陀螺仪的电控系统62
4.3 案例研究:模式匹配音叉陀螺仪64
4.4 总结和展望75
参考文献76
第5章 体声波陀螺仪78
5.1 概述78
5.2 工作原理78
5.3 体声波陀螺仪的设计80
5.4 体声波陀螺仪的实施方案86
5.5 体声波陀螺仪的测量技术89
5.6 总结93
致谢93
参考文献94
第6章 CMOS/MEMS集成系统中机械挠性互连技术和硅通孔技术的应用96
6.1 概述96
6.2 MEMS和电路集成的必要性97
6.3 普通集成技术97
6.4 挠性I/O和挠性机械连接（MFI）技术100
6.5 案例研究:MFI技术101
6.6 案例研究:MEMS的TSV技术106
6.7 总结109
参考文献109
第7章 压电MEMS振动能量采集器模型113
7.1 为何采用环境能量采集器113
7.2 通用模型115
7.3 悬臂梁模型122
7.4 完整的系统建模132
7.4.1 设计流程132
7.4.2 模型定义133
7.4.3 评价134
7.4.4 工艺变量134
7.5 总结134
附录135
参考文献136
第8章 电容式MEMS陀螺仪接口电路139
8.1 MEMS陀螺仪工作原理139
8.1.1 科里奥利效应139
8.1.2 驱动模式的激励142
8.1.3 匹配与不匹配模式144
8.2 读出电路145
8.2.1 连续时间感测技术145
8.2.1.1 开环放大器146
8.2.1.2 跨阻抗放大器148
8.2.2 离散时间采样149
8.2.3 讨论152
8.3 非理想因素的考虑152
8.3.1 正交误差153
8.3.2 直接耦合运动153
8.3.3 驱动电路中的相位问题154
8.4 总结154
参考文献155
第9章 坚固耐用高性能陀螺仪系统中的机电电路156
9.1 概述156
9.2 振动陀螺仪的工作原理156
9.3 数字陀螺仪的系统设计159
9.3.1 陀螺仪信号处理电路中理想的CMOS系统设计160
9.4 陀螺仪的误差源161
9.4.1 偏移误差161
9.4.2 正交误差161
9.4.3 驱动相位误差161
9.4.4 随时间和温度漂移162
9.5 误差校正技术和机电电路162
9.6 驱动电路164
9.7 可靠性167
9.8 完整的系统168
9.9 新颖应用169
致谢173
参考文献173
第Ⅱ部分 以MEMS为基础的新颖应用
第10章 移动通信系统中的体声波谐振器176
10.1 BAW谐振器概念176
10.1.1 BAW谐振器的结构形式177
10.1.2 压电性和阻抗曲线178
10.2 BAW模型179
10.2.1 以物理学为基础的一维梅森模型179
10.2.2 改进型巴特沃斯·范·戴克模型181
10.3 BAW谐振器的重要性能参数182
10.3.1 有效耦合系数 k2eff 182
10.3.2 品质因数 Q183
10.3.3k2eff和 Q184
10.4 损耗机理和 Q185
10.6 总结191
致谢191
参考文献191
第11章 空气环境中的宽带超声波发射机和传感器阵列194
11.1 概述194
11.2 超声波换能器技术194
11.4 评价201
11.5 应用20
11.6 总结210
致谢210
参考文献210
第12章 以MEMS为基础的层状光栅傅里叶变换光谱仪213
12.1 概述213
12.2 MEMS驱动的层状光栅FTIR光谱仪215
12.3 谐振扫描MEMS层状光栅傅里叶变换光谱仪220
12.4 静态MEMS层状光栅傅里叶变换光谱仪227
12.5 总结230
参考文献231
第13章 射频应用中的MEMS谐振器233
13.1 概述233
13.2 MEMS谐振器基础知识233
13.3 MEMS谐振器的应用241
13.4 MEMS谐振器发展史242
13.5 以MEMS为基础的无线电收发机247
13.6 含有MEMS谐振器的机械电路249
13.6.1 以MEMS谐振器为基础的滤波器249
13.6.2 MEMS谐振器阵列253
13.7 案例研究:MEMS谐振器的研制256
13.8 案例研究:以谐振器为基础的系统261
13.8.1 MEMS谐振器阵列振荡器261
13.8.2 以可编程MEMS谐振器为基础的频移键控发射机263
参考文献265
第14章 利用便携式惯性和磁MEMS传感器组件及航迹推算法完成姿态重建和实现刚体运动的捕获:生物信标跟踪记录应用269
14.1 概述269
14.2 动机和问题270
14.3 材料和方法271
14.4 姿态估算的设计方法:互补滤波器272
14.5 试验验证275
14.6 对步行运动的三维位置估算277
14.7 总结282
致谢282
参考文献282
第15章 无线遥控MEMS致动器和应用285
15.1 概述285
15.2 热微致动器的无线致动:工作原理287
15.3 水凝胶的射频致动和植入式输药器件中的应用288
15.4 无线SMA微夹钳291
15.5 多微致动器的无线控制294
15.6 总结299
致谢299
参考文献299
第16章 先进MEMS触觉传感和致动技术303
16.1 概述303
16.1.1 MEMS触觉传感器的致动器材料303
16.1.2 触觉303
16.2 触觉传感器306
16.3 触觉致动器319
16.4 总结325
参考文献328
第17章 以MEMS为基础的微加热板装置331
17.1 目前技术水平331
17.2 微加热板设计过程332
17.3 制造技术339
17.4 微加热板特性341
17.5 金属氧化物气体传感器的微加热板343
17.6 热辐射器微加热板344
致谢346
参考文献346
第18章 采用惯性传感器的无线传感器网络348
18.1 惯性测量装置348
18.1.1 惯性导航348
18.1.2 MEMS IMU的误差特性349
18.2 无线传感器网络351
18.2.1 物理层和介质访问控制层351
18.2.2 网络352
18.2.3 无线传感器网络的网关353
18.3 无线传感器网络惯性传感器353
18.3.1 硬件设计354
18.3.2 天线355
18.3.3 软件设计357
18.4 应用358
18.5 总结360
参考文献360
第19章 有线和无线应用中的被动射频声波传感器和系统362
19.1 概述362
19.2 声波射频传感器的基本原理363
19.3 查询技术368
19.4 声波射频传感器系统的有效实施377
19.4.1 温度测量377
19.4.2 温度和压力传感器377
19.4.3 化学传感器实例:氢气检测379
19.5 总结380
致谢381
参考文献381
微机电系统（MEMS） 元器件、电路及系统集成技术和应用是2020年由机械工业出版社出版,作者维卡斯·乔杜里。
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