射频微机电系统的理论、设计、制备及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张海霞 等 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030389961

商品编码：29835705926

包装：精装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：射频微机电系统的理论、设计、制备及应用

定价：135.00元

作者：张海霞 等

出版社：科学出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787030389961

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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射频微机电系统技术是微机电系统的重要组成部分，本书主要从理论、设计、加工、封装和应用等方面介绍射频微机电系统器件与系统，结合作者及其团队近年来在相关领域的研究成果，详细分析和阐述传输线、天线、可调电感、可变电容、开关、滤波器、移相器等核心器件的基本原理、主要类型、设计方法、加工技术、性能测试和典型应用等，为读者勾勒出射频微机电系统技术较为全面的技术基础、研究现状和发展趋势。
本书可作为微米纳米技术领域高年级本科生、研究生和教师的参考用书，并可供相关的科技人员参考。

目录

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《微纳制造的基础研究学术著作丛书》序
前言
章 RF MEMS
1.1 MEMS概述
1.2 RF MEMS简介
1.3 RF MEMS发展历史
1.4 RF MEMS常用工艺
1.4.1 体硅工艺
1.4.2 表面硅工艺
1.5 RF MEMS应用
1.5.1 在可重构电路中的应用
1.5.2 在手提式无线系统中的应用
1.5.3 在基站中的应用
1.5.4 在无线能量传输中的应用
参考文献
第二章 RF MEMS设计与仿真
　2.1 ANSYS
2.1.1 主要功能
2.1.2 分析实例：平行板电容
　2.2 CoventorWare
2.2.1 主要功能
2.2.2 分析实例：可调电容
　2.3 IntelliSuite
2.3.1 主要功能
2.3.2 分析实例：RF开关
　2.4 HFSS
2.4.1 主要功能
2.4.2 分析实例：矩形波导腔体天线
　2.5 CSTMicrowave Studio
2.5.1 主要功能
　　……
第三章　RF MEMS传输线
第四章　RF MEMS电感
第五章　RF MEMS可变电容
第六章　RF MEMS开关
第七章　RF MEMS滤波器
第八章　RF MEMS移相器
第九章　RF MEMS天线
第十章　RF MEMS封装
索引

作者介绍

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文摘

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序言

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传感器技术及其在现代生活中的革新 引言 在这个信息爆炸的时代，传感器无处不在，它们默默地收集着周围世界的数据，驱动着无数的创新和便利。从智能手机的触控屏幕到汽车的自动驾驶系统，从医疗设备的精准监测到工业生产的自动化流程，传感器的身影无所不在。本书旨在深入探讨传感器技术的核心原理、前沿设计理念、精密的制备工艺以及其在各个领域的广泛应用，为读者构建一个全面而深刻的理解框架。我们将不仅仅关注单一类型的传感器，而是着眼于整个传感器家族的共性与个性，揭示它们如何共同塑造着我们未来的生活图景。 第一章：传感器技术概览与基础理论 传感器，顾名思义，是能够感知、检测并响应特定物理或化学量的器件。它们是连接物理世界和数字世界的桥梁，将非电信号（如光、声、力、温度、化学物质浓度等）转化为电信号，从而实现信息的量化和传输。本章将从传感器工作的基本原理出发，深入剖析各种能量转换机制，例如压电效应、热释电效应、电阻效应、电容效应、磁致伸缩效应、光电效应以及化学反应中的电化学原理等。我们将详细介绍各种传感器的灵敏度、分辨率、线性度、迟滞、重复性、响应时间等关键性能指标，并阐述如何通过优化设计和材料选择来改善这些指标。此外，本章还将探讨传感器的工作环境对性能的影响，如温度、湿度、电磁干扰等，以及相应的抗干扰和补偿策略。 第二章：主流传感器类型的原理与设计 本章将聚焦于当前最常见且应用最广泛的传感器类型，深入解析其工作原理和设计要点。 光学传感器： 涵盖光电二极管、光电晶体管、CCD（耦合电荷器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器等。我们将探讨光与物质的相互作用，如光吸收、光散射、光致发料金属氧化物半导体（Photoelectric Effect）等，以及不同材料（如硅、砷化镓）在光电转换中的特性。设计部分将涉及光学元件的选型、滤光片的配置、信号采集电路的设计，以及如何优化图像传感器的像素密度、动态范围和低光照性能。 力学传感器： 包括应变片、压阻式传感器、电容式传感器、惯性传感器（加速度计、陀螺仪）等。本章将深入讲解胡克定律、应力-应变关系、压阻效应（Piezoresistive Effect）和电容式传感的基本原理。在设计方面，我们将讨论传感元件的结构设计（如梁式、膜式、桥式），如何实现高灵敏度和线性度，以及微机电系统（MEMS）技术在微型化和集成化力学传感器中的应用。 热敏传感器： 重点介绍热电偶、热敏电阻、红外传感器、气体传感器等。我们将解析塞贝克效应（Seebeck Effect）、热敏电阻的温度系数、红外辐射的普朗克定律以及不同化学物质与传感材料的相互作用。设计环节将涵盖热电偶的材料选择、热敏电阻的封装、红外传感器的光谱响应范围、以及气体传感器的选择性、灵敏度和稳定性设计。 化学与生物传感器： 这一章节将重点关注通过检测特定化学物质或生物分子来工作的传感器。例如，pH传感器、离子选择性电极、电化学传感器、光学生物传感器（如SPR，表面等离子体共振）以及压电生物传感器。我们将详细阐述电化学反应、酶催化反应、抗原-抗体结合等生物识别机理，以及如何通过修饰电极表面、设计敏感膜层来实现高选择性和高灵敏度的检测。 第三章：先进传感器设计与材料科学 随着技术的不断发展，对传感器性能的要求也日益提高，这促使了新材料和新设计的出现。本章将深入探讨一些前沿的传感器设计理念和关键材料。 MEMS（微机电系统）传感器： 介绍MEMS技术如何实现传感器的微型化、集成化和批量生产。我们将讨论光刻、刻蚀、薄膜沉积等关键MEMS工艺，以及如何利用这些工艺制造微梁、微膜、微陀螺等结构。重点将放在MEMS惯性传感器、压力传感器和微流控传感器的设计与制造挑战。 纳米材料在传感器中的应用： 探索碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、量子点等纳米材料如何赋予传感器全新的性能。我们将讨论纳米材料巨大的比表面积如何提高传感器的灵敏度，以及它们独特的电学、光学和催化性能如何用于开发新型传感器。 智能传感器与网络化： 探讨如何将微处理器、通信模块集成到传感器中，使其具备数据处理、自校准、远程通信等功能。我们将介绍传感器网络（WSN）的概念，以及如何利用无线通信技术实现传感器数据的分布式采集和传输。 柔性与可穿戴传感器： 关注开发能够弯曲、拉伸甚至嵌入人体内的传感器。我们将探讨柔性电子材料（如有机半导体、导电聚合物）和柔性基底在可穿戴健康监测、虚拟现实交互等领域的应用。 第四章：传感器制备工艺与质量控制 制造高性能的传感器离不开精密的制备工艺和严格的质量控制。本章将详细介绍传感器制造中的关键步骤和技术。 微纳加工技术： 详细介绍光刻、干法刻蚀（RIE）、湿法刻蚀、薄膜沉积（PVD, CVD）、原子层沉积（ALD）等微纳加工技术在传感器制造中的应用。我们将分析不同工艺的优缺点，以及如何根据传感器结构和材料选择合适的加工方法。 封装与集成： 传感器在实际应用中需要有效的封装来保护其免受环境影响，并实现与其他电子元件的连接。本章将介绍各种封装技术，包括陶瓷封装、塑料封装、以及针对MEMS器件的特殊封装技术。此外，还将讨论传感器与其他器件的集成挑战，如异质材料的键合、电极的互连等。 测试与校准： 传感器在出厂前需要经过严格的测试和校准，以确保其性能符合设计要求。本章将介绍各种传感器测试设备和方法，如参数测试仪、环境老化箱、校准台等。我们将强调校准在保证传感器长期稳定性和准确性中的重要性。 第五章：传感器在各个领域的应用 传感器技术的进步深刻地改变了我们的生活和工作方式。本章将重点展示传感器在不同领域的实际应用，并展望未来的发展趋势。 消费电子： 智能手机中的触摸屏、指纹识别、陀螺仪、环境光传感器、距离传感器；智能穿戴设备中的心率传感器、血氧传感器、运动传感器；智能家居中的温湿度传感器、空气质量传感器、安防传感器。 汽车工业： 汽车的ABS（防抱死制动系统）、ESP（电子稳定程序）、安全气囊；发动机控制单元（ECU）中的各种传感器（如氧传感器、节气门位置传感器、爆震传感器）；ADAS（高级驾驶辅助系统）中的雷达、激光雷达、摄像头传感器。 工业自动化与物联网： 工业生产中的各种过程控制传感器（温度、压力、流量、液位）；机器人技术中的位置传感器、力传感器、视觉传感器；物联网（IoT）设备中用于环境监测、状态监测、资产追踪的各类传感器。 医疗健康： 医疗诊断设备中的生物传感器（血糖仪、尿液分析仪）、医学成像设备中的传感器（X射线探测器、MRI线圈）；可穿戴医疗设备（心电图监测、睡眠监测）；植入式医疗设备中的生物兼容性传感器。 环境保护与科学研究： 环境监测站中的空气质量传感器、水质传感器；气象观测中的风速、风向、湿度、气压传感器；地质勘探、天文观测、粒子物理实验中的各类专用传感器。 结论 传感器技术作为现代科技发展的基石，其重要性日益凸显。本书从基础理论到前沿技术，从设计到制备，从应用到展望，全面而深入地介绍了传感器技术的方方面面。随着材料科学、微纳加工技术和信息技术的不断发展，未来的传感器将更加智能化、小型化、集成化、柔性化，并在解决人类面临的重大挑战（如气候变化、疾病防治、能源危机）中发挥越来越关键的作用。希望本书能够激发读者对传感器技术的兴趣，为相关领域的研究与开发提供有益的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名科技领域的爱好者，对于那些能够改变未来生活方式的颠覆性技术总是格外关注。射频微机电系统，尤其是在“应用”层面，对我来说充满了巨大的想象空间。我希望这本书能够为我描绘一幅射频MEMS技术在未来社会中的应用蓝图。我非常好奇，在未来的智能交通、智慧医疗、智能家居等领域，射频MEMS将扮演怎样的角色？例如，是否会有更先进的MEMS传感器用于自动驾驶汽车的精确导航和环境感知？是否会有微型化的MEMS医疗设备用于无创诊断和精准治疗？是否会有更高效的MEMS通信模块用于构建万物互联的智能世界？我期待书中能够提供一些具有前瞻性的展望，并分析射频MEMS技术在实现这些未来愿景中所面临的挑战和机遇。如果书中能够包含一些关于MEMS与新兴技术（如人工智能、大数据、区块链）的融合应用案例，那将极大地激发我的思考。我希望这本书能够让我感受到，射频MEMS不仅仅是一项技术，它更是驱动未来社会进步和生活品质提升的重要引擎。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对材料科学有着濃厚兴趣的学生，尤其关注那些在电子信息领域具有特殊功能的新型材料。射频微机电系统，作为一项精密制造技术，其性能往往与所使用的材料息息相关。我希望这本书能够在我对射频MEMS材料的认识上，提供更全面的信息。我期待书中能够详细介绍各种在射频MEMS领域中常用的材料，例如金属材料（金、铝、铜）、半导体材料（硅、砷化镓）、介质材料（氮化硅、二氧化硅、聚酰亚胺）以及压电材料、铁电材料等。我希望了解，这些材料的电学、力学、热学以及光学等物理性质，是如何影响射频MEMS器件的设计和性能的。例如，某些材料的低介电损耗特性，是否能够有效降低器件的射频损耗？某些材料的高机械强度，是否能够提高器件的可靠性和工作寿命？如果书中能够提供一些关于新型材料在射频MEMS领域应用的最新研究进展，比如石墨烯、二维材料等，那将非常有启发性。我希望这本书能够帮助我理解，材料的选择是射频MEMS技术发展的基石，也是实现高性能器件的关键。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对新材料和微纳制造工艺有着浓厚兴趣的研究者，尤其关注那些能够推动电子信息产业革新的技术。射频微机电系统，特别是其“制备”环节，是实现高性能器件的关键。我希望这本书能够在我对MEMS制造技术的认知上，提供更深入、更专业的视角。我期待书中能够详细介绍各种先进的MEMS制备技术，比如微纳加工中的各种刻蚀技术（干法刻蚀、湿法刻蚀），薄膜沉积技术（CVD、PVD），以及一些特殊的微加工技术，如LIGA工艺、微注塑成型等。我希望了解，不同制备技术对于射频MEMS器件的性能，比如器件的精度、表面粗糙度、材料的压应力等，会有怎样的影响。另外，我特别关注的是，在制备过程中，如何克服材料的固有缺陷，如何实现高密度的集成，以及如何保证器件的长期稳定性和可靠性。如果书中能够提供一些具体的材料体系的介绍，比如氮化硅、多晶硅、石英等在射频MEMS中的应用，并分析其优缺点，那就更好了。我希望这本书能够成为我深入理解MEMS制造工艺，并在此基础上进行创新的有力助手。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的电子信息工程专业的学生，即将面临毕业设计和未来职业的选择。射频微机电系统这个方向对我来说既熟悉又陌生，它似乎是微电子和通信工程的交叉点，充满了无限的可能性。我购买这本书，是希望能够通过它，更全面地了解射频MEMS的“应用”前景。我非常想知道，在哪些实际的工程领域，射频MEMS技术已经取得了突破性的进展，并且在未来具有广阔的发展空间。例如，在5G、6G等新一代通信系统中，MEMS滤波器和开关的应用，是否能够显著提升通信的效率和性能？在雷达系统、卫星通信、甚至医疗成像领域，MEMS技术又扮演着怎样的角色？我期待书中能够提供一些具体的产品案例，并分析其技术特点和市场价值。如果书中能够介绍一些前沿的研究热点，比如MEMS在毫米波和太赫兹频段的应用，或者MEMS与人工智能的结合，那将极大地开阔我的视野。我希望这本书能够帮助我认识到，射频MEMS不仅仅是一些抽象的技术概念，而是能够切实解决实际工程问题，并且正在改变我们生活的方方面面的重要力量。

评分☆☆☆☆☆

我的研究方向与通信系统密切相关，而射频微机电系统在现代通信技术中扮演着越来越重要的角色，尤其是在滤波器、开关和谐振器等关键组件方面。因此，我期望这本书能够为我提供坚实的理论基础和深入的原理分析。我希望它能够详细阐述射频MEMS器件的工作原理，例如，声波在微机械结构中的传播机制、静电力如何驱动微动开关的闭合与断开、以及射频信号在微带线和天线上的耦合效应等。我期待书中能够包含相关的数学模型和仿真方法，能够帮助我理解这些原理的定量分析。例如，对于射频MEMS滤波器，我希望了解其品质因数（Q值）的来源以及如何对其进行优化；对于射频MEMS开关，我希望深入理解其插入损耗、隔离度以及响应时间等关键参数是如何与器件结构和材料特性相互关联的。另外，对于“设计”部分，我希望能够看到一些先进的设计理念和方法论，例如，如何利用逆向工程来分析现有器件，如何通过多物理场耦合仿真来预测器件性能，以及如何将机器学习等先进算法应用于射频MEMS的设计优化。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对电子产品充满热情的业余爱好者，对于一些核心的技术原理总是忍不住想要刨根问底。这本书的标题，尤其是“射频微机电系统”这几个字，瞬间就抓住了我的眼球。我一直对各种无线通信技术非常着迷，比如Wi-Fi、蓝牙、5G等等，但很少有人能深入浅出地解释这些技术背后具体的硬件支撑。我希望这本书能够在我对MEMS的认知上，打开一个全新的视角。我期待的内容是，它能详细地介绍射频MEMS器件是如何被“设计”出来的。这是否涉及到一些特殊的建模工具或者仿真软件？书中会不会有图文并茂的设计流程展示，让我们能够一窥工程师们是如何将一个抽象的设想，转化为具体的器件蓝图？我尤其关心的是，在设计过程中，会遇到哪些关键性的挑战，比如如何优化器件的性能，如何保证其在不同环境下的可靠性，以及如何实现大规模的集成？如果书中能够包含一些实际的设计案例，并分析其设计思路和解决方案，那就太棒了。我希望它能像一位经验丰富的导师，引导我一步步理解设计背后的逻辑和权衡。我不需要过于深奥的数学推导，但希望能理解设计的基本原则和关键参数。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事通信设备研发的工程师，对提升产品性能和降低成本有着持续的追求。射频微机电系统，特别是其“设计”和“制备”环节，是我关注的重点。我希望这本书能够为我提供一些实用的设计指导和工艺优化思路。我期待书中能够详细介绍各种射频MEMS器件的设计方法，包括结构设计、电磁仿真、机械仿真以及热仿真等。我希望了解，如何通过优化器件的几何形状、材料参数和工作电压，来提高器件的射频性能，例如降低插入损耗、提高隔离度、增大带宽等。另外，在“制备”方面，我希望能够看到一些关于工艺流程控制、良率提升以及可靠性测试的深入探讨。例如，如何通过精确的工艺参数控制来获得高性能的MEMS器件？如何评估和提高器件的长期稳定性和抗老化能力？如果书中能够提供一些实际的案例分析，例如某款射频MEMS器件的设计、制备和性能测试过程，并对其成功经验进行总结，那将极大地帮助我解决实际工程中的问题。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的物理学专业学生，对微观世界的物理现象和量子效应有着浓厚的兴趣。虽然射频微机电系统听起来更偏向于工程学，但我相信其中一定蕴含着许多有趣的物理原理。我希望这本书能够在我对射频MEMS的理解上，提供一些基础性的物理学视角。我期待书中能够解释，射频信号是如何与微小的机械结构相互作用的。例如，电磁场是如何在微小的金属触点和介质层之间产生静电力，进而驱动微动结构的？声波和振动是如何在MEMS器件中传播并影响射频信号的？如果书中能够引入一些与量子力学、固体物理相关的概念，比如材料的介电常数、压电效应、表面效应等，并将其与MEMS器件的性能联系起来，那将是我非常乐于看到的。我希望书中能够通过一些直观的物理图示和简单的模型，帮助我理解这些复杂的物理过程。我不需要过于深入的工程细节，但希望能理解这些微观运动和相互作用背后的物理学原理，以及它们是如何最终影响到射频信号的。

评分☆☆☆☆☆

作为一个曾经接触过一些半导体工艺基础的学生，我对“制备”这个词非常敏感。我一直对微观世界的制造工艺充满好奇，想象着那些精密的设备如何在微米甚至纳米尺度上“雕刻”出复杂的结构。这本书的出现，恰好满足了我对射频MEMS制造过程的求知欲。我非常期待看到书中能够详细阐述射频MEMS器件的“制备”技术。这是否包括了像光刻、刻蚀、薄膜沉积等一系列经典工艺步骤？书中是否会解释，在制造射频MEMS器件时，与传统的集成电路制造有哪些异同点？我尤其想了解，为了实现射频信号的传输和控制，在材料选择、结构设计以及工艺流程上，需要有哪些特殊的考量和技术？例如，如何保证金属触点的低电阻和高可靠性，如何避免器件在工作过程中产生不必要的寄生效应？如果书中能配有相关的工艺流程图、显微照片或者三维模型，那我将受益匪浅。我希望它能让我对这些看似神秘的微观制造技术有一个更清晰、更具象的认识，甚至能让我感受到那种精密制造带来的震撼。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，一种深邃的蓝色搭配着精致的银色字体，瞬间就勾起了我对微观世界的好奇心。拿到手里，沉甸甸的质感也预示着它内容的厚重。翻开第一页，就扑面而来的是一股严谨的学术气息，但我并不是一个专业的科研人员，我更偏向于一个怀揣着对前沿技术兴趣的普通读者。我希望这本书能够用一种相对易懂的方式，将复杂的射频微机电系统（MEMS）展现在我面前。我关注的是，它能否帮助我理解，这些微小的、肉眼几乎看不见的器件，是如何在现代通信、医疗、甚至航空航天领域扮演着如此关键的角色。例如，在我的日常生活中，智能手机的快速连接、无线耳机的稳定传输，这些背后是不是都有MEMS技术的影子？书中的案例分析是否能够提供一些具体的、让我能够产生共鸣的实际应用场景？我特别希望看到一些关于MEMS传感器在物联网设备中的应用，比如智能家居里的温湿度传感器、运动追踪器等等。另外，对于非专业人士来说，理解“理论”部分可能是一个挑战。我期待书中能够提供一些生动的类比或者图示，帮助我建立起对射频MEMS基本工作原理的直观认识。它是否能告诉我，为什么这些微小的机械结构能够与电磁波产生如此精妙的交互？我想了解的是，它并非仅仅是堆砌一堆高深的公式和术语，而是能够引导我一步步地探索，甚至激发起我深入研究的兴趣。