Khái niệm MEMS, chữ viết tắt của Hệ thống Vi cơ Điện tử, được sử dụng vào những năm 80 của thế kỷ trước khi mô tả sự tích hợp giữa các phần tử điện tử trên một chip được chế tạo thông qua công nghệ vi điện tử. Trong khi các điện tử được sản xuất sử dụng các quy trình cho mạch tích hợp (IC) như CMOS, hoặc CMOS lưỡng cực thì thành phần vi cơ khí được chế tạo nhờ quy trình “vi cơ” phù hợp cho phép ăn mòn chọn lọc một hoặc nhiều phần trên đế silíc hoặc thêm vào các lớp có cấu trúc mới để tạo nên các thiết bị vi cơ và vi cơ điện tử. Ngày nay, thuật ngữ MEMS được sử dụng thường xuyên khi nói tới bất cứ một hệ vi điện tử nào có thêm chức năng cơ khí và được sản xuất hàng loạt (ví dụ, hệ vi hộp số được chế tạo trên chíp có thể được coi là một thiết bị MEMS nhưng đồng hồ hoặc bút lade không được coi là vi hệ thống). MEMS hứa hẹn cách mạng hoá gần như mọi chủng loại sản phẩm bằng việc kết hợp công nghệ vi điện tử trên nền tảng silicon và công nghệ vi cơ khí, tạo khả năng hiện thực hoá cái gọi là “hệ thống trên một chíp” hay “phòng thí nghiệm trên một chíp”. MEMS là công nghệ khả thi cho phép phát triển các sản phẩm thông minh, làm tăng khả năng tính toán điện tử với sự tham gia điều khiển của các cảm biến và bộ thi hành đồng thời mở rộng khả năng thiết kế và ứng dụng. Như đã đề cập, MEMS làm tăng tính chính xác của hệ thống với “mắt” với “tay”, cho phép các vi hệ thống cảm nhận được môi trường và điều khiển môi trường. Cảm biến thu nhập thông tin từ môi trường thông qua các thông số cơ, nhiệt, sinh học, hoá học quang từ. Mạch điện tử sau đó sẽ xử lý các thông tin thu thập được từ các cảm biến và thông qua các phép tính toán sẽ ra quyết định cho bộ thi hành đáp ứng lại các thay đổi này như: dịch chuyển, định vị, điều tiết, bơm, lọc nhờ đó mà có thể điều khiển trở lại được các thông tin nói trên cho phù hợp với mục đích sử dụng.
9/25/2017 Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric effects) Các hiệu ứng vật lý ứng dụng hệ thống vi điện tử (Physical Effects Used in MEMS) Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric effects) Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric effects) Hiệu ứng áp điện (Piezoelectric effects) Determine the electric voltage required to eject a droplet of ink from an inkjet printer head with a PZT piezoelectric crystal as a pumping mechanism The ejected ink will have a resolution of 300 dots per inch (dpi) The ink droplet is assumed to produce a dot with a film thickness of µm on the paper 9/25/2017 Hiệu ứng tĩnh điện (Electrostatic effects) D =1 in/300 = 25.4 mm/300 = 84.67 µm r = 11.04 µm Hiệu ứng tĩnh điện (Electrostatic effects) Hiệu ứng tĩnh điện (Electrostatic effects) Hiệu ứng tĩnh điện (Electrostatic effects) 9/25/2017 Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở vật liệu kim loại Đặt GF = Hiệu ứng áp điện trở vật liệu kim loại Hiệu ứng áp điện trở vật liệu bán dẫn GF = Kim loại có hệ số áp trở nhỏ GF ~ Hiệu ứng áp điện trở vật liệu kim loại Hiệu ứng áp điện trở vật liệu bán dẫn 9/25/2017 Hiệu ứng áp điện trở vật liệu bán dẫn Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) 9/25/2017 Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng nhiệt điện Định luật Jun-Lenxo Hiệu ứng từ giảo Hiện tượng từ giảo hay gọi hiệu ứng cơ-từ thay đổi kích thước vật đặt từ trường, hay thuộc tính từ thay đổi ảnh hưởng nén hay giãn Hiệu ứng nhiệt điện Gradient nhiệt sinh hiệu điện mối nối hai vật dẫn bán dẫn khác loại Vật liệu A B gắn chặt hai đầu giữ nhiệt độ T1 T2 Hiệu ứng từ giảo: H=0 vùng từ tính xếp ngẫu nhiên, xếp lại làm tăng kích thước tác dụng từ trường H 9/25/2017 9/25/2017 Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Hiệu ứng áp điện trở (Piezoresistive effects) Đặt GF =