楊孝超

東華大學(xué)，上海 201203

MEMS技術(shù)通常也可以稱之為微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，該系統(tǒng)內(nèi)主要包含了控制電路系統(tǒng)、信號(hào)分析系統(tǒng)、微處理器以及其他的組成結(jié)構(gòu)部分，在正常使用過(guò)程中，該技術(shù)內(nèi)部所含有的各種微型處理器部件同時(shí)運(yùn)行，以保證系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)。MEMS技術(shù)是比較先進(jìn)的一種技術(shù)，其主要就是將電子技術(shù)與機(jī)械集成使用，代表著比較先進(jìn)的電子通信技術(shù)水平。

1 MEMS 技術(shù)現(xiàn)狀

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，從世界范圍內(nèi)都逐步的重視MEMS技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。從該技術(shù)的發(fā)展歷程來(lái)分析，最具備代表性的就是美國(guó)的硅基微加工技術(shù)、日本的精密加工技術(shù)等。

1987年，美國(guó) UC Berkeley大學(xué)的研究學(xué)者通過(guò)多次試驗(yàn)，以表面犧牲層技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)研發(fā)出微電動(dòng)機(jī)技術(shù)，在世界范圍內(nèi)引起了非常大的反響，人們也充分地了解到電路與執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)集成的可行性。

進(jìn)入到90年代之后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家中逐漸開(kāi)始斥巨資來(lái)進(jìn)行MEMS技術(shù)的研發(fā)，這是整個(gè)發(fā)展階段的黃金時(shí)期，很多國(guó)家都設(shè)立了國(guó)家級(jí)別的研發(fā)項(xiàng)目。在該階段之后，MEMS技術(shù)發(fā)展極為迅速，并且研發(fā)成功了深槽刻蝕技術(shù)，極大地改變了當(dāng)前加工工藝。

進(jìn)入到21世紀(jì)的最初幾年中，以模擬輸出技術(shù)為主要的Si麥克風(fēng)逐漸實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信方面的應(yīng)用。在2006年之后，逐漸開(kāi)始將MEMS麥克風(fēng)技術(shù)應(yīng)用到筆記本領(lǐng)域中，而研發(fā)成功的一些運(yùn)動(dòng)傳感器也應(yīng)用到很多電子產(chǎn)品中，技術(shù)水平得到了很大的提升，一些傳統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)得到了改善。

2010年開(kāi)始，就已經(jīng)有相應(yīng)的報(bào)道指出了單片集成多為數(shù)據(jù)記錄 CMOS-MEMS 噴墨頭，將其應(yīng)用到打印機(jī)芯片結(jié)構(gòu)上，并且與機(jī)械實(shí)現(xiàn)集成的多為數(shù)據(jù)技術(shù)，建立了驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)的正常進(jìn)行。

截止目前，代表著先進(jìn)技術(shù)水平的MEMS器件已經(jīng)逐步的實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，并且應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，以微型壓力傳感器、微型加速度計(jì)、微型麥克風(fēng)等技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛。隨著世界范圍內(nèi)對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視以及很多新型的MEMS技術(shù)被研發(fā)和應(yīng)用，很多關(guān)于該技術(shù)的專利被申請(qǐng)并且保護(hù)，并且還有不斷上升的趨勢(shì)。目前，日本在該方面的發(fā)展是最快的，代表著MEMS技術(shù)世界先進(jìn)水平的公司比較多，申請(qǐng)?jiān)摲矫鎸＠臄?shù)量最為的10家公司中，日本就有5家，由此可見(jiàn)其研發(fā)水平是非常高的，研發(fā)速度也非?？臁?/p>

2 MEMS技術(shù)的特點(diǎn)

（1）集成化。微型執(zhí)行器與傳感器所具備的功能是完全不同的，所應(yīng)用的具體范圍也存在較大的差異，為了實(shí)現(xiàn)更高范圍內(nèi)的應(yīng)用，可以通過(guò)MEMS技術(shù)進(jìn)行集成化處理，從而更好的體現(xiàn)各種功能。

（2）微型化。社會(huì)的高速發(fā)展、技術(shù)的提升，微機(jī)電系統(tǒng)所具備的功能也逐漸的提高，而該技術(shù)的元器件的規(guī)格卻在逐漸的減小，目前已經(jīng)研發(fā)出更具先進(jìn)水平的亞微米技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步的縮小元器件的尺寸，還能夠提高生產(chǎn)效率，滿足各種使用條件的需要。

（3）材料先進(jìn)。為了能夠更好地促進(jìn)MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)研發(fā)人員逐步開(kāi)始加強(qiáng)晶體硅材料的應(yīng)用，該材料的功能性非常強(qiáng)，還能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使用效果非常好。

（4）批量制作。目前最為先進(jìn)的MEMS技術(shù)使用晶體硅作為主要材料，在實(shí)際生產(chǎn)中可以在一片晶體硅上同時(shí)進(jìn)行很多部件的生產(chǎn)，效率提升的同時(shí)還能夠降低能耗，所以要擴(kuò)大該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3 MEMS技術(shù)在電子通信產(chǎn)業(yè)中的意義

首先，通過(guò)MEMS技術(shù)的應(yīng)用，可以加強(qiáng)射頻濾波器的研發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通訊領(lǐng)域技術(shù)的提升。射頻濾波器是目前MEMS技術(shù)研發(fā)的主要方向，如果研發(fā)成功并且大范圍的應(yīng)用，就代表著通信領(lǐng)域的集成化取得了非常大的進(jìn)展，一方面能夠有效地減小各個(gè)元器件的尺寸，還能夠有效地提升綜合處理效率，在市場(chǎng)中也能夠起到積極的影響作用。

其次，高Q值電感技術(shù)的開(kāi)發(fā)和使用。該技術(shù)主要就是將銅化金屬與電薄膜來(lái)進(jìn)行芯片的加工與制作，應(yīng)用該技術(shù)最為明顯的優(yōu)勢(shì)就是能夠確保施工生產(chǎn)工藝不受影響，還能夠有效的達(dá)到降低成本與高速處理的目標(biāo)。

再次，電容可變性使得通信行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)行業(yè)化的發(fā)展。MEMS技術(shù)在應(yīng)用可變電容的過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)減少空氣層厚度，還能夠隨時(shí)進(jìn)行電容量的調(diào)整，以確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

最后，微機(jī)系統(tǒng)的大范圍使用。目前信息技術(shù)發(fā)展非常快，信息存儲(chǔ)與信息工程在整個(gè)社會(huì)中發(fā)揮著重大的作用。整體的通信行業(yè)的發(fā)展方向是功能性強(qiáng)、性能更好、成本更低且體積更小，而微機(jī)系統(tǒng)就能夠滿足上述的一切要求。通信領(lǐng)域內(nèi)使用MEMS天線、無(wú)線傳感等先進(jìn)的技術(shù)。微機(jī)電系統(tǒng)的大范圍使用，尤其是是針對(duì)當(dāng)前的通信系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地提升了綜合性能，消除了傳統(tǒng)系統(tǒng)所存在的缺陷與不足，同時(shí)還能夠有效地提升工作效率、降低運(yùn)行成本，對(duì)于整體技術(shù)的發(fā)展都起到了積極的促進(jìn)作用。

4 MEMS技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中產(chǎn)生的價(jià)值

4.1 具有標(biāo)志性價(jià)值

社會(huì)快速發(fā)展的帶動(dòng)之下，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也非常快，對(duì)于當(dāng)前的MEMS技術(shù)主要表現(xiàn)在技術(shù)水平比較高、設(shè)備先進(jìn)等優(yōu)勢(shì)，就使得該技術(shù)在通信領(lǐng)域中取得了非常大的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了該行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，也更好地改善了人們的生活，讓人們能夠體會(huì)到高科技帶來(lái)的樂(lè)趣。

4.2 具有發(fā)展性價(jià)值

當(dāng)前的MEMS技術(shù)發(fā)展非?？?，已經(jīng)全面的應(yīng)用到了電子通信行業(yè)中，極大地促進(jìn)了該行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。在實(shí)踐中，人們也在加強(qiáng)該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，積極的探索新的領(lǐng)域，尤其是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為MEMS技術(shù)的大范圍使用提供了良好的基礎(chǔ)條件。

4.3 具有應(yīng)用性價(jià)值

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，人們的正常生活已經(jīng)離不開(kāi)通信設(shè)備，所以電子通信行業(yè)就成為了當(dāng)前重要的產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域，并且對(duì)于其他的行業(yè)也起到了積極的促進(jìn)作用。MEMS技術(shù)就是當(dāng)前通信技術(shù)的主要組成部分，為了能夠大范圍內(nèi)的應(yīng)用該技術(shù)，就必須要帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益，從而符合市場(chǎng)發(fā)展的需要。從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)分析，MEMS技術(shù)的發(fā)展前景非常的廣闊。伴隨著MEMS技術(shù)逐步的應(yīng)用到通信領(lǐng)域中，對(duì)于人們的生活起到了非常積極的促進(jìn)作用，科技的創(chuàng)新帶來(lái)了生活方式的改變，人類文明的發(fā)展也更加快速。此時(shí)，人們也認(rèn)識(shí)到電子通信技術(shù)對(duì)于人類生活的影響是積極的，所以全社會(huì)都在加大力度進(jìn)行該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展也是極為有利的，還能夠提升人們生活質(zhì)量。

5 微機(jī)保護(hù)的干擾和干擾源

5.1 電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的干擾源

干擾源會(huì)產(chǎn)生一系列的干擾信號(hào)。干擾源就包含了微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的所存在的內(nèi)部干擾源以及外部干擾源。外部干擾主要是因?yàn)橥獠凯h(huán)境所存在的干擾，內(nèi)部干擾則是正常工作的過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)部的軟件存在的干擾。下面將具體分析當(dāng)前電力系統(tǒng)內(nèi)存在的干擾源。

（1）系統(tǒng)操作過(guò)程中所產(chǎn)生的噪聲干擾。在系統(tǒng)操作中進(jìn)行設(shè)備的開(kāi)啟或者切斷過(guò)程中，就會(huì)出現(xiàn)高壓或者高頻振蕩，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)而影響微機(jī)裝置。

（2）耦合反應(yīng)所造成的噪音干擾問(wèn)題。電磁互感器在二次電壓信號(hào)回路中就會(huì)產(chǎn)生一定的電磁耦合反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生了一定的噪聲干擾；電廠內(nèi)部運(yùn)行過(guò)程中的電纜位于強(qiáng)電范圍內(nèi)而導(dǎo)致的靜電耦合而產(chǎn)生噪聲。

（3）直流系統(tǒng)操作所產(chǎn)生的噪聲干擾。在外部系統(tǒng)的影響之下導(dǎo)致電路系統(tǒng)突然被切斷，電感線圈兩側(cè)中存在的感應(yīng)電壓而導(dǎo)致噪聲的存在。

（4）集成電路工作中存在的噪聲。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部分布著很多的電路芯片，如果其中的某個(gè)部分在運(yùn)行中電流突然增大，信號(hào)工作頻率就會(huì)提升，從而使得其出現(xiàn)尖峰噪聲的問(wèn)題。

5.2 干擾形式

就當(dāng)前是實(shí)際情況來(lái)分析，干擾形式主要分為了共模干擾與差模干擾兩個(gè)方面。前者主要是因?yàn)楦蓴_源的存在而導(dǎo)致了系統(tǒng)內(nèi)部的電位影響而存在的干擾，具體的處理方式就是通過(guò)設(shè)置隔離變壓器、浮空隔離技術(shù)等；后者則主要是由于噪聲發(fā)生源的兩條信號(hào)線之間存在干擾導(dǎo)致的，其通常都是因?yàn)殡娙蓠詈系仍蛩斐傻摹?/p>

5.3 干擾的傳播途徑

在實(shí)際運(yùn)行中，干擾信號(hào)主要是通過(guò)耦合通道直接傳輸?shù)绞芨蓴_設(shè)備中。干擾耦合通常為如下的幾種：其一是靜電耦合。就是干擾源與受干擾對(duì)象的結(jié)構(gòu)部分中存在電位的變化而產(chǎn)生的靜電感應(yīng)問(wèn)題，在實(shí)際運(yùn)行中，如果因此導(dǎo)體出現(xiàn)了電壓數(shù)據(jù)的變化，通過(guò)分布電容直接傳輸?shù)搅硪粋?cè)也會(huì)造成電壓變化，這樣就造成了另外一個(gè)導(dǎo)體出現(xiàn)干擾的情況，進(jìn)而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)部分的正常運(yùn)行；其二是互感耦合。在系統(tǒng)運(yùn)行中的載流導(dǎo)體出現(xiàn)了交變電流時(shí)，此時(shí)在該部分的周邊環(huán)境中就存在了感應(yīng)磁場(chǎng)，進(jìn)一步使得電路內(nèi)存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)；其三是公共阻抗耦合。如果幾個(gè)不同的電路逐漸地流向了同一公共阻抗時(shí)，其就會(huì)對(duì)其他范圍內(nèi)的電路產(chǎn)生必要的影響，進(jìn)而出現(xiàn)壓降而影響電路；其四輻射耦合。高射頻電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體時(shí)必然會(huì)存在電力線與磁力線，此時(shí)就會(huì)在周邊的磁場(chǎng)范圍內(nèi)形成電動(dòng)勢(shì)，然后經(jīng)過(guò)電源線直接傳輸?shù)秸麄€(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)。

6 微機(jī)保護(hù)的硬件抗干擾措施

對(duì)于外部干擾問(wèn)題的存在主要的解決辦法就是設(shè)置防干擾系統(tǒng)，為了使得整個(gè)裝置運(yùn)行更加的穩(wěn)定，就要選擇更具高性能的防干擾措施，下面將具體分析當(dāng)前應(yīng)用比較普遍的幾種抗干擾措施。

6.1 隔離措施

隔離就是通過(guò)設(shè)置必要的裝置將干擾通道隔斷，也就是將整個(gè)運(yùn)行電路中的干擾源與受干擾設(shè)備進(jìn)行隔離處理。目前主要是利用下面幾種的隔離措施：（1）光電隔離。此時(shí)主要是利用光電耦合器件來(lái)進(jìn)行隔離處理，隔離完成之后進(jìn)行輸入與輸出電路的隔離處理，可以使用不同的電壓來(lái)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（2）變壓器隔離。顧名思義，這種方式就是在電路系統(tǒng)中安裝變壓器來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的隔離，從而達(dá)到抗干擾的效果，保證電力的正常工作。（3）繼電器隔離。由于繼電器線圈與出點(diǎn)之間并不存在電流，所以此時(shí)的繼電器線圈與出點(diǎn)就是隔離的，微機(jī)保護(hù)裝置也可以根據(jù)該部分的工作原理來(lái)設(shè)置隔離裝置，從而可以確保驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)部分的跳閘可靠性，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作。

6.2 屏蔽措施

首先，就是設(shè)置保護(hù)小間屏蔽裝置，為了能夠有效地防止開(kāi)關(guān)廠內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng)影響保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)該將微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)置在保護(hù)小間結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后對(duì)該部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行全部的封閉，將其制作成為一個(gè)穩(wěn)定的屏蔽體，在正常的使用過(guò)程中，其具備加強(qiáng)屏蔽的效果，從而可以達(dá)到保護(hù)小間的雙重作用。然后就是實(shí)施保護(hù)柜的屏蔽，這是因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)置在開(kāi)關(guān)廠內(nèi)，保護(hù)裝置就要根據(jù)需要設(shè)置在保護(hù)柜結(jié)構(gòu)內(nèi)，此時(shí)可以更好地確保保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、正常的工作，也能夠?qū)ΡＷo(hù)柜進(jìn)行屏蔽。

6.3 接地措施

微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)存在很多的地線，在實(shí)際工作中必須要采取有效的措施進(jìn)行地線的處理。目前主要存在下面幾種地線：其一，微機(jī)系統(tǒng)正常工作中的電源接地線；其二，微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)數(shù)據(jù)收集的信號(hào)端；其三，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的小變換器中所存在的屏蔽層，也就是連通公共點(diǎn)結(jié)構(gòu)部分的屏蔽低；其四，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中，由于整個(gè)電路內(nèi)存在不同的直流電壓參數(shù)值，這些電壓值都是通過(guò)不共地的基礎(chǔ)形式，此時(shí)在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部所存在的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電源要與模擬地進(jìn)行穩(wěn)定的連接；其五，機(jī)殼地線部分。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)，在機(jī)箱結(jié)構(gòu)中的接地端與屏蔽低能夠?qū)崿F(xiàn)有效的連接，從而可以確保該端子與保護(hù)屏中接地端連接，然后就是將其連接在接地網(wǎng)上。

微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部所設(shè)施的插件板必須要按照接地的基本原則來(lái)布置，這種方式可以更好地抵抗噪音的干擾。此外，裝置內(nèi)部所存在的零電位部件要全部懸浮，不能與機(jī)殼連接，同時(shí)還應(yīng)該具備較強(qiáng)的零電位與機(jī)殼的絕緣性，從而可以有效地減小電容，避免存在共模干擾問(wèn)題的影響。

7 結(jié)語(yǔ)

總而言之，MEMS技術(shù)發(fā)展速度非?？?，其被廣泛的應(yīng)用到電子通信領(lǐng)域中，已經(jīng)成為了人們生活所必須的技術(shù)，隨著人們對(duì)于該技術(shù)重視度的提升，該技術(shù)正處于高速變革與發(fā)展的階段，未來(lái)必然會(huì)給人們的生活帶來(lái)巨大的影響。當(dāng)前MEMS技術(shù)正在高速發(fā)展，未來(lái)一定能夠成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，還能夠促進(jìn)國(guó)家綜合實(shí)力的提升，是國(guó)家技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。隨著MEMS技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，掌握先進(jìn)技術(shù)就能夠引領(lǐng)世界發(fā)展的潮流，這也是我國(guó)加強(qiáng)研發(fā)的主要出發(fā)點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)國(guó)力的綜合提升。