ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಸ್ (MEMS ಘಟಕಗಳು) ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸಂವೇದಕಗಳು

MEMS ಘಟಕಗಳು (ರಷ್ಯನ್ MEMS) — ಅಂದರೆ ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಸ್. ಅವುಗಳಲ್ಲಿನ ಮುಖ್ಯ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅವು ಚಲಿಸಬಲ್ಲ 3D ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಇದು ಬಾಹ್ಯ ಪ್ರಭಾವಗಳಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು MEMS ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಘಟಕ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.

MEMS ಘಟಕಗಳು ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಮೆಕಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರಚನೆಯಲ್ಲಿ, ಅವು ಏಕ-ಚಿಪ್ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಹೋಲುತ್ತವೆ. ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಈ MEMS ಯಾಂತ್ರಿಕ ಭಾಗಗಳು ಯುನಿಟ್‌ಗಳಿಂದ ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕವು 20 μm ನಿಂದ 1 mm ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 MEMS ರಚನೆಯ ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ

ಬಳಕೆಯ ಉದಾಹರಣೆಗಳು:

1. ವಿವಿಧ ಮೈಕ್ರೋ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ.

2. MEMS ಆಂದೋಲಕಗಳನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆ ಅನುರಣಕಗಳು.

3. ಸಂವೇದಕಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಸೇರಿದಂತೆ:

• ವೇಗವರ್ಧಕ;

• ಗೈರೊಸ್ಕೋಪ್

• ಕೋನೀಯ ವೇಗ ಸಂವೇದಕ;

• ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೊಮೆಟ್ರಿಕ್ ಸಂವೇದಕ;

• ವಾಯುಭಾರ ಮಾಪಕಗಳು;

• ಪರಿಸರ ವಿಶ್ಲೇಷಕರು;

• ರೇಡಿಯೋ ಸಿಗ್ನಲ್ ಅಳೆಯುವ ಸಂಜ್ಞಾಪರಿವರ್ತಕಗಳು.

MEMS ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ವಸ್ತುಗಳು

MEMS ಘಟಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ ಮುಖ್ಯ ವಸ್ತುಗಳು ಸೇರಿವೆ:

1. ಸಿಲಿಕಾನ್. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಈ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ: ಹರಡುವಿಕೆ, ಶಕ್ತಿ, ವಿರೂಪತೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಅದರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಎಚ್ಚಣೆ ನಂತರ ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ MEMS ಗಾಗಿ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.

2. ಪಾಲಿಮರ್ಗಳು. ಸಿಲಿಕಾನ್, ಸಾಮಾನ್ಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದರೂ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುಬಾರಿಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಬದಲಿಸಲು ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಅವುಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೈಗಾರಿಕಾವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪಾಲಿಮರ್ MEMS ಗಾಗಿ ಮುಖ್ಯ ಉತ್ಪಾದನಾ ವಿಧಾನಗಳು ಇಂಜೆಕ್ಷನ್ ಮೋಲ್ಡಿಂಗ್, ಸ್ಟಾಂಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟೀರಿಯೊಲಿಥೋಗ್ರಫಿ.

ದೊಡ್ಡ ತಯಾರಕರ ಉದಾಹರಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪರಿಮಾಣಗಳು

ಈ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಬೇಡಿಕೆಯ ಉದಾಹರಣೆಗಾಗಿ, ನಾವು ST ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಇದು MEMS ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಹೂಡಿಕೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅದರ ಕಾರ್ಖಾನೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಸ್ಯಗಳು ದಿನಕ್ಕೆ 3,000,000 ಅಂಶಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ.

ಚಿತ್ರ 2 - MEMS ಘಟಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಕಂಪನಿಯ ಉತ್ಪಾದನಾ ಸೌಲಭ್ಯಗಳು

ಉತ್ಪಾದನಾ ಚಕ್ರವನ್ನು 5 ಮುಖ್ಯ ಹಂತಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ:

1. ಚಿಪ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆ.

2. ಪರೀಕ್ಷೆ.

3. ಪ್ರಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ಯಾಕಿಂಗ್.

4. ಅಂತಿಮ ಪರೀಕ್ಷೆ.

5. ವಿತರಕರಿಗೆ ವಿತರಣೆ.

ಚಿತ್ರ 3 - ಉತ್ಪಾದನಾ ಚಕ್ರ

ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ MEMS ಸಂವೇದಕಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

ಕೆಲವು ಜನಪ್ರಿಯ MEMS ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ನೋಡೋಣ.

ವೇಗವರ್ಧಕ ಇದು ರೇಖೀಯ ವೇಗವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಳ ಅಥವಾ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಇದನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಮೊಬೈಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಕಾರುಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನವುಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 4 - ಅಕ್ಸೆಲೆರೊಮೀಟರ್‌ನಿಂದ ಗುರುತಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಮೂರು ಅಕ್ಷಗಳು

ಚಿತ್ರ 5 - MEMS ಅಕ್ಸೆಲೆರೊಮೀಟರ್‌ನ ಆಂತರಿಕ ರಚನೆ

ಚಿತ್ರ 6 - ಅಕ್ಸೆಲೆರೊಮೀಟರ್ ರಚನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ

LIS3DH ಕಾಂಪೊನೆಂಟ್ ಉದಾಹರಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಕ್ಸೆಲೆರೊಮೀಟರ್ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು:

1.3 -ಆಕ್ಸಿಸ್ ಅಕ್ಸೆಲೆರೊಮೀಟರ್.

2. SPI ಮತ್ತು I2C ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

3. 4 ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಪನ: ± 2, 4, 8 ಮತ್ತು 16g.

4. ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ (12 ಬಿಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ).

5. ಕಡಿಮೆ ಬಳಕೆ: ಕಡಿಮೆ ಪವರ್ ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ 2 µA (1Hz), 11 µA ಸಾಮಾನ್ಯ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ (50Hz) ಮತ್ತು 5 µA ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ.

6. ಕೆಲಸದ ನಮ್ಯತೆ:

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

• 2.5 kHz ವರೆಗಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್;

• 32-ಹಂತದ FIFO (16-ಬಿಟ್);

• 3 ADC ಒಳಹರಿವು;

• ಉಷ್ಣಾಂಶ ಸಂವೇದಕ;

• 1.71 ರಿಂದ 3.6 ವಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು;

• ಸ್ವಯಂ ರೋಗನಿರ್ಣಯ ಕಾರ್ಯ;

• ಕೇಸ್ 3 x 3 x 1 ಮಿಮೀ. 2.

ಗೈರೊಸ್ಕೋಪ್ ಇದು ಕೋನೀಯ ಸ್ಥಳಾಂತರವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಅಕ್ಷದ ಸುತ್ತ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಕೋನವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಇದನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಅಂತಹ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ವಿಮಾನಕ್ಕಾಗಿ ನ್ಯಾವಿಗೇಷನ್ ಮತ್ತು ಫ್ಲೈಟ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು: ವಿಮಾನಗಳು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ UAV ಗಳು, ಅಥವಾ ಮೊಬೈಲ್ ಸಾಧನಗಳ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು.

ಚಿತ್ರ 7 - ಗೈರೊಸ್ಕೋಪ್ನೊಂದಿಗೆ ಅಳೆಯಲಾದ ಡೇಟಾವನ್ನು

ಚಿತ್ರ 8 - ಆಂತರಿಕ ರಚನೆ

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, L3G3250A MEMS ಗೈರೊಸ್ಕೋಪ್‌ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ:

• 3-ಆಕ್ಸಿಸ್ ಅನಲಾಗ್ ಗೈರೊಸ್ಕೋಪ್;

• ಅನಲಾಗ್ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಕಂಪನಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿರಕ್ಷೆ;

• 2 ಅಳತೆ ಮಾಪಕಗಳು: ± 625 ° / s ಮತ್ತು ± 2500 ° / s;

• ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ನಿದ್ರೆಯ ವಿಧಾನಗಳು;

• ಸ್ವಯಂ ರೋಗನಿರ್ಣಯ ಕಾರ್ಯ;

• ಕಾರ್ಖಾನೆಯ ಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯ;

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆ: 2 mV / ° / s ನಲ್ಲಿ 625 ° / s

• ಅಂತರ್ನಿರ್ಮಿತ ಕಡಿಮೆ-ಪಾಸ್ ಫಿಲ್ಟರ್

• ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರತೆ (0.08 ° / s / ° C)

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮದ ಸ್ಥಿತಿ: 0.1ms ನಲ್ಲಿ 10000g

• ತಾಪಮಾನ ಶ್ರೇಣಿ -40 ರಿಂದ 85 °C

• ಪೂರೈಕೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್: 2.4 - 3.6 ವಿ

• ಬಳಕೆ: ಸಾಮಾನ್ಯ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ 6.3 mA, ಸ್ಲೀಪ್ ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ 2 mA ಮತ್ತು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ 5 μA

• ಕೇಸ್ 3.5 x 3 x 1 LGA

ತೀರ್ಮಾನಗಳು

MEMS ಸಂವೇದಕ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ, ವರದಿಯಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾದ ಉದಾಹರಣೆಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಸೇರಿದಂತೆ ಇತರ ಅಂಶಗಳಿವೆ:

• ಬಹು-ಅಕ್ಷ (ಉದಾ 9-ಅಕ್ಷ) ಸಂವೇದಕಗಳು

• ದಿಕ್ಸೂಚಿಗಳು;

• ಪರಿಸರವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಂವೇದಕಗಳು (ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ);

• ಡಿಜಿಟಲ್ ಮೈಕ್ರೊಫೋನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇನ್ನಷ್ಟು.

ವಾಹನಗಳು ಮತ್ತು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಧರಿಸಬಹುದಾದ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಆಧುನಿಕ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉನ್ನತ-ನಿಖರವಾದ ಮೈಕ್ರೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಕಾನಿಕಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು.