माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस घटक) और उन पर आधारित सेंसर

एमईएमएस घटक (रूसी एमईएमएस) — का अर्थ है माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम। उनमें मुख्य विशिष्ट विशेषता यह है कि उनमें एक चल 3डी संरचना होती है। यह बाहरी प्रभावों के कारण चलता है। इसलिए, एमईएमएस घटकों में न केवल इलेक्ट्रॉन चलते हैं, बल्कि घटक भागों में भी।

एमईएमएस घटक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और माइक्रोमैकेनिक्स के तत्वों में से एक हैं, जो अक्सर एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर निर्मित होते हैं। संरचना में, वे सिंगल-चिप एकीकृत सर्किट के समान हैं। आमतौर पर, इन एमईएमएस यांत्रिक भागों का आकार इकाइयों से लेकर सैकड़ों माइक्रोमीटर तक होता है, और क्रिस्टल स्वयं 20 माइक्रोन से 1 मिमी तक होता है।

चित्रा 1 एमईएमएस संरचना का एक उदाहरण है

उपयोग के उदाहरण:

1. विभिन्न माइक्रोसर्किट का उत्पादन।

2. एमईएमएस ऑसिलेटर्स को कभी-कभी बदला जाता है क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र.

3. सेंसर का उत्पादन, जिसमें शामिल हैं:

• एक्सेलेरोमीटर;

• जाइरोस्कोप

• कोणीय वेग संवेदक;

• मैग्नेटोमेट्रिक सेंसर;

• बैरोमीटर;

• पर्यावरण विश्लेषक;

• रेडियो सिग्नल मापने वाले ट्रांसड्यूसर।

एमईएमएस संरचनाओं में प्रयुक्त सामग्री

जिन मुख्य सामग्रियों से एमईएमएस घटक बनाए जाते हैं उनमें शामिल हैं:

1. सिलिकॉन। वर्तमान में, अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक घटक इसी सामग्री से बने होते हैं। इसके कई फायदे हैं, जिनमें शामिल हैं: प्रसार, शक्ति, विरूपण के दौरान व्यावहारिक रूप से इसके गुणों को नहीं बदलता है। नक़्क़ाशी के बाद फोटोलिथोग्राफी सिलिकॉन एमईएमएस के लिए प्राथमिक निर्माण विधि है।

2. पॉलिमर। चूंकि सिलिकॉन, हालांकि एक सामान्य सामग्री है, अपेक्षाकृत महंगा है, कुछ मामलों में इसे बदलने के लिए पॉलिमर का उपयोग किया जा सकता है। वे बड़ी मात्रा में और विभिन्न विशेषताओं के साथ औद्योगिक रूप से उत्पादित होते हैं। पॉलिमर एमईएमएस के लिए मुख्य निर्माण विधियाँ इंजेक्शन मोल्डिंग, मुद्रांकन और स्टीरियोलिथोग्राफी हैं।

एक बड़े निर्माता के उदाहरण के आधार पर उत्पादन की मात्रा

इन घटकों की मांग के उदाहरण के लिए, एसटी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक लेते हैं। यह एमईएमएस प्रौद्योगिकी में एक बड़ा निवेश करता है, इसके कारखाने और संयंत्र प्रति दिन 3,000,000 तत्वों का उत्पादन करते हैं।

चित्र 2 - एमईएमएस घटकों को विकसित करने वाली कंपनी की उत्पादन सुविधाएं

उत्पादन चक्र को 5 मुख्य मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है:

1. चिप्स का उत्पादन।

2. परीक्षण।

3. मामलों में पैकिंग।

4. अंतिम परीक्षण।

5. डीलरों को डिलीवरी।

चित्रा 3 - उत्पादन चक्र

विभिन्न प्रकार के एमईएमएस सेंसर के उदाहरण

आइए कुछ लोकप्रिय एमईएमएस सेंसरों पर एक नज़र डालें।

accelerometer यह एक ऐसा उपकरण है जो रैखिक त्वरण को मापता है। इसका उपयोग किसी वस्तु के स्थान या गति को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग मोबाइल प्रौद्योगिकी, कारों और अन्य में किया जाता है।

चित्र 4 - एक्सेलेरोमीटर द्वारा पहचाने गए तीन अक्ष

चित्रा 5 - एमईएमएस एक्सेलेरोमीटर की आंतरिक संरचना

चित्र 6 - एक्सेलेरोमीटर संरचना की व्याख्या की गई

LIS3DH घटक उदाहरण का उपयोग करते हुए एक्सेलेरोमीटर सुविधाएँ:

1.3 -एक्सिस एक्सेलेरोमीटर।

2. SPI और I2C इंटरफेस के साथ काम करता है।

3. 4 स्केल पर मापन: ± 2, 4, 8 और 16g.

4. उच्च रिज़ॉल्यूशन (12 बिट तक)।

5. कम खपत: कम पावर मोड (1Hz) में 2 µA, सामान्य मोड में 11 µA (50Hz) और शटडाउन मोड में 5 µA।

6. कार्य लचीलापन:

• 8 ओडीआर: 1/10/25/50/100/400/1600/5000 हर्ट्ज;

• 2.5 kHz तक की बैंडविड्थ;

• 32-स्तर फीफो (16-बिट);

• 3 एडीसी इनपुट;

• तापमान संवेदक;

• 1.71 से 3.6 वी बिजली की आपूर्ति;

• स्व-निदान समारोह;

• केस 3 x 3 x 1 मिमी। 2.

जाइरोस्कोप यह एक उपकरण है जो कोणीय विस्थापन को मापता है। इसका उपयोग अक्ष के परितः घूर्णन के कोण को मापने के लिए किया जा सकता है। इस तरह के उपकरणों का उपयोग विमान के लिए नेविगेशन और उड़ान नियंत्रण प्रणाली के रूप में किया जा सकता है: हवाई जहाज और विभिन्न यूएवी, या मोबाइल उपकरणों की स्थिति निर्धारित करने के लिए।

चित्र 7 - जाइरोस्कोप से मापा गया डेटा

चित्र 8 - आंतरिक संरचना

उदाहरण के लिए, L3G3250A MEMS जाइरोस्कोप की विशेषताओं पर विचार करें:

• 3-अक्ष एनालॉग जाइरोस्कोप;

• अनुरूप शोर और कंपन के प्रति प्रतिरोधकता;

• 2 मापने के पैमाने: ± 625 ° / s और ± 2500 ° / s;

• शटडाउन और स्लीप मोड;

• स्व-निदान समारोह;

• कारखाना अंशांकन;

• उच्च संवेदनशीलता: 625 ° / s पर 2 mV / ° / s

• बिल्ट-इन लो-पास फिल्टर

• उच्च तापमान पर स्थिरता (0.08 ° / s / ° C)

• उच्च प्रभाव स्थिति: 0.1ms में 10000 ग्राम

• तापमान सीमा -40 से 85 डिग्री सेल्सियस

• आपूर्ति वोल्टेज: 2.4 - 3.6 वी

• खपत: सामान्य मोड में 6.3 mA, स्लीप मोड में 2 mA और शटडाउन मोड में 5 μA

• केस 3.5 x 3 x 1 एलजीए

निष्कर्ष

एमईएमएस सेंसर बाजार में, रिपोर्ट में चर्चा किए गए उदाहरणों के अलावा, अन्य तत्व भी शामिल हैं:

• बहु-अक्ष (जैसे 9-अक्ष) सेंसर

• कम्पास;

• पर्यावरण (दबाव और तापमान) को मापने के लिए सेंसर;

• डिजिटल माइक्रोफोन और बहुत कुछ।

आधुनिक औद्योगिक उच्च-परिशुद्धता माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम जो वाहनों और पोर्टेबल पहनने योग्य कंप्यूटरों में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं।