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第一部 分基础知识2

第1章 引言2

1.1 微系统和MEMS2

1.2 微系统 MEMS的市场前景4

1.3 实例研究4

1.4 后续内容8

相关阅读材料8

习题9

第2章 MEMS设计方法10

2.1 引言10

2.2 建模层级12

2.3 实例：一个定位控制系统15

2.4 后续内容17

相关阅读材料18

习题18

第3章 微制造技术19

3.1 引言19

3.2 圆片级工艺19

3.3 图形转移33

3.4 小结51

相关阅读材料51

习题52

第4章 工艺集成53

4.1 开发一项工艺53

4.2 工艺设计的基本原则56

4.3 工艺流程举例60

4.4 后续内容64

习题65

第二部分 建模策略68

第5章 集总参数建模68

5.1 引言68

5.2 共轭功率变量68

5.3 单端口元件69

5.4 e→V约定中的电路连接74

5.5 动态方程的公式表达76

5.6 变压器和回相器77

相关阅读材料81

习题81

6.2 平行板电容83

6.1 引言83

第6章 能量守恒换能器83

6.3 双端口电容86

6.4 静电执行器87

6.5 磁执行器94

6.6 线性换能器等效电路96

6.7 定位控制系统回顾98

相关阅读材料99

习题99

第7章 动力学100

7.1 引言100

7.2 线性系统动力学101

7.3 非线性系统动力学110

习题121

相关阅读材料121

8.1 引言124

8.2 线性弹性系统的本构方程124

第8章 弹性力学124

8.3 热膨胀和薄膜应力131

8.4 部分材料的机械特性数据133

8.5 大应变下的材料特性133

相关阅读材料135

习题135

第9章 结构136

9.1 引言136

9.2 轴向负载梁136

9.3 梁的弯曲140

9.5 平板的弯曲148

9.4 抗弹性扭曲148

9.6 残余应力和应力梯度150

9.7 带有平面应力的平板160

9.8 大变形的情况161

相关阅读材料161

习题162

第10章 能量法163

10.1 弹性能164

10.2 虚功原理165

10.3 变分法166

10.4 弹性结构的大形变170

10.5 瑞利－里兹方法177

相关阅读材料179

习题180

第11章 耗散系统和热能域181

11.1 耗散的普遍性181

11.2 电阻181

11.3 电容的充电182

11.4 耗散过程183

11.5 热能域184

11.6 电阻的自加热188

11.7 其他耗散机理193

11.8 不可逆热动力学：耦合流动196

11.9 时变耗散系统的建模199

相关阅读材料199

习题200

第12章 集总建模和耗散过程201

12.1 引言201

12.2 热传导方程的推广201

12.3 直流稳态：泊松方程202

12.4 泊松方程的有限差分解202

12.5 泊松方程的本征解205

12.6 瞬态响应：有限差分法206

12.7 瞬态响应：本征函数法206

12.8 一维应用举例207

12.9 单模等效电路208

12.10 多模等效电路209

习题211

相关阅读材料211

第13章 流体213

13.1 引言213

13.2 流体的基本概念213

13.3 不可压缩层流219

13.4 挤压膜的阻尼223

13.5 电解质与电动势效应227

相关阅读材料233

习题233

第四部分 电路与系统问题236

第14章 电子学236

14.1 引言236

14.2 半导体物理基础236

14.3 半导体二极管239

14.4 扩散电阻243

14.5 光电二极管243

14.6 双极结型晶体管244

14.7 金属氧化物半导体场效应晶体管244

14.8 MOSFET放大器249

14.9 运算放大器255

14.10 动态效应256

14.11 运算放大器基本电路257

14.12 电荷测量电路262

相关阅读材料263

习题264

15.2 反馈基本概念265

15.1 引言265

第15章 反馈系统265

15.3 线性系统中的反馈266

15.4 非线性系统中的反馈275

15.5 谐振器和振荡器276

相关阅读材料281

习题282

第16章 噪声283

16.1 引言283

16.2 干扰问题283

16.3 信号特性286

16.4 随机噪声的特性288

16.5 噪声源290

16.6 示例：电阻温度计294

16.7 漂移297

相关阅读材料298

习题298

第五部分 实例研究302

第17章 封装302

17.1 引言302

17.2 封装、测试和校准302

17.3 封装方法303

17.4 一个商业化压力传感器实例306

相关阅读材料311

习题311

18.2 压阻312

18.1 感测压力312

第18章 压阻式压力传感器312

18.3 摩托罗拉多MAP压力传感器320

相关阅读材料329

习题329

第19章 电容式加速度计330

19.1 引言330

19.2 准静态加速度计基础330

19.3 利用电容的位置测量332

19.4 电容式加速度计实例研究339

19.5 利用针尖隧道电流的位置测量348

相关阅读材料351

习题351

20.1 引言352

第20章 静电投影显示器352

20.2 DMD器件的电机械学355

20.3 静电驱动梁的机电性359

20.4 光栅光阈显示361

20.5 一个对比371

相关阅读材料371

习题371

第21章 压电速率陀螺仪373

21.1 引言373

21.2 转动运动力学373

21.3 柯里奥利速率陀螺374

21.4 压电性379

21.5 石英速率陀螺实例384

相关阅读材料401

习题402

第22章 用于DNA扩增的微系统403

22.1 引言403

22.2 聚合酶链式反应403

22.3 PCR的微系统实现方法407

22.4 批量反应器的热学模型411

22.5 连续流体反应器的热学模型414

22.6 一个对比416

相关阅读材料417

习题417

23.2 系统级设计问题419

23.1 引言419

第23章 微桥气体传感器419

23.3 一级近似器件和系统模型421

23.4 实际器件及其制作工艺425

23.5 传感器性能428

23.6 高级模型430

23.7 结束语431

相关阅读材料432

习题432

附录A 参数符号表433

附录B 电磁场440

附录C 立方材料的弹性常数443

参考文献444