微传感系统与应用

本书详细介绍了硅基微传感系统和非硅基微传感系统的设计、性能、制备、特征、表征以及测试和应用, 并对微传感系统相关的微纳加工技术做了简要介绍。本书适宜从事传感系统设计以及机械、材料等相关专业人士参考。

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微传感系统设计与构建

目录：

第1 章　微传感系统概述　/ 1 　1.1　微系统概述　/ 2　　　1.1.1　微系统的概念　/ 2　　　1.1.2　微系统的基本特点　/ 3　1.2　微传感系统的概念　/ 5　　　1.2.1　微传感器　/ 5　　　1.2.2　集成微传感器　/ 6　　　1.2.3　微传感器系统　/ 7　　　1.2.4　微传感系统的主要特点　/ 8　1.3　微传感系统的基本特性　/ 10　　　1.3.1　微传感器的静态特性　/ 10　　　1.3.2　微传感器的动态特性　/ 14　　　1.3.3　微传感器的分类　/ 15　1.4　微传感系统的常用材料　/ 17　　　1.4.1　单晶硅与多晶硅　/ 17　　　1.4.2　氧化硅和氮化硅　/ 19　　　1.4.3　半导体敏感材料　/ 19　　　1.4.4　陶瓷敏感材料　/ 20　　　1.4.5　高分子敏感材料　/ 23　　　1.4.6　机敏材料　/ 25　　　1.4.7　纳米材料　/ 26　1.5　微传感系统的产业现状与发展趋势　/ 27　　　1.5.1　产业现状　/ 27　　　1.5.2　发展趋势　/ 29　参考文献　/ 32第2 章　微系统制造技术　/ 33 　　2.1　微制造概述　/ 34　2.2　硅基MEMS 加工技术　/ 37　　　2.2.1　体微机械加工技术　/ 38　　　2.2.2　表面微机械加工技术　/ 41　　　2.2.3　小结　/ 44　2.3　聚合物MEMS 加工技术　/ 45　　　2.3.1　SU-8　/ 46　　　2.3.2　聚酰亚胺（PI） 　/ 49　　　2.3.3　Parylene C　/ 51　2.4　特种微加工技术　/ 55　　　2.4.1　电火花微加工技术　/ 55　　　2.4.2　激光束微加工技术　/ 57　　　2.4.3　电化学微加工技术　/ 60　2.5　封装与集成技术　/ 63　　　2.5.1　引线键合技术　/ 65　　　2.5.2　倒装芯片技术　/ 66　　　2.5.3　多芯片封装技术　/ 67　　　2.5.4　3D 封装技术　/ 68　参考文献　/ 68第3 章　硅基微传感技术与应用　/ 71 　　3.1　硅基压阻式传感器　/ 72　　　3.1.1　硅基压阻式传感器原理　/ 72　　　3.1.2　典型的硅基压阻式传感器　/ 72　3.2　硅基电容式传感器　/ 78　　　3.2.1　电容式传感器原理　/ 78　　　3.2.2　典型的硅基电容式传感器　/ 78　3.3　硅基压电式传感器　/ 83　　　3.3.1　压电式传感器原理　/ 83　　　3.3.2　MEMS 压电触觉传感器　/ 83　　　3.3.3　MEMS 电流传感器　/ 88　　　3.3.4　MEMS 声学传感器　/ 91　　　3.3.5　MEMS 力磁传感器　/ 92　　　3.3.6　MEMS 病毒检测传感器　/ 94　参考文献　/ 95第4 章　非硅基柔性传感技术　/ 98 　　4.1　柔性传感器的特点和常用材料　/ 99　　　4.1.1　柔性传感器的特点　/ 99　　　4.1.2　柔性基底材料　/ 101　　　4.1.3　金属导电材料　/ 101　　　4.1.4　碳基纳米材料　/ 104　　　4.1.5　纳米功能材料　/ 106　　　4.1.6　导电聚合物材料　/ 107　4.2　非硅基柔性触觉传感器　/ 108　　　4.2.1　柔性触觉传感原理　/ 109　　　4.2.2　柔性触觉传感器发展趋势　/ 118　4.3　生理信号传感技术　/ 119　　　4.3.1　柔性温度传感　/ 119　　　4.3.2　柔性心率传感　/ 121　　　4.3.3　柔性血压传感　/ 125　　　4.3.4　生物传感器　/ 126　　　4.3.5　关键技术挑战　/ 128　4.4　非硅基柔性传感技术应用举例　/ 130　参考文献　/ 135第5 章　自供能微传感系统　/ 138 　　5.1　自供能微传感系统与能量收集技术　/ 139　　　5.1.1　自供能微传感系统概述　/ 139　　　5.1.2　能量收集技术　/ 139　5.2　振动能量收集技术　/ 142　　　5.2.1　压电式振动能量收集技术　/ 142　　　5.2.2　电磁式振动能量收集技术　/ 153　　　5.2.3　静电式振动能量收集技术　/ 163　　　5.2.4　摩擦电式振动能量收集技术　/ 167　5.3　风能收集技术 　/ 176　　　5.3.1　旋转式风能收集技术　/ 177　　　5.3.2　颤振式风能收集技术　/ 179　　　5.3.3　涡激振动式风能收集技术　/ 181　　　5.3.4　共振腔式风能收集技术　/ 184　5.4　自供电微传感系统应用举例　/ 186　参考文献　/ 192第6 章　新兴微传感系统应用展望　/ 199 　　6.1　新兴功能材料在微纳传感系统的应用展望　/ 200　　　6.1.1　金属功能材料　/ 200　　　6.1.2　非金属功能材料　/ 201　　　6.1.3　有机高分子材料　/ 204　　　6.1.4　量子点　/ 207　6.2　新兴微传感系统在智慧工农业领域的应用　/ 207　　　6.2.1　新兴微传感系统在智慧工业物联网领域的应用　/ 208　　　6.2.2　新兴微传感系统在智慧农业领域的应用　/ 211　6.3　新兴微传感系统在生物医疗领域的应用展望　/ 214　　　6.3.1　可穿戴医疗设备　/ 214　　　6.3.2　植入式医疗设备　/ 218　参考文献　/ 221索引　/ 223

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刘会聪，苏州大学，教授，2013年获新加坡国立大学博士学位。2013年8月至今任苏州大学机电工程学院副教授，教授。主要从事微能源、自供电无线传感器件和柔性传感器件等相关研究工作。目前已合作撰写英文专著1篇，发表SCI期刊文章18篇，国际会议文章28篇（EI检索11篇），国际会议邀请演讲4篇。2012年在日本举行的国际电子材料会议（IUMRS-ICEM）上获得“青年科学家银奖”，2014年获得江苏省创新创业人才“博士计划（境外世界名校类）”奖励和苏州市高层次紧缺人才资助计划。

《微传感系统与应用》是“十三五”国家重点出版物出版规划项目之一的“中国制造2025”出版工程 丛书中的一个分册，获得国家出版基金资助。本书作者结合多年科研工作积累，对于硅基微传感系统、柔性微传感系统以及非硅基微传感系统等的设计和构建。 本书适宜从事微机械和传感器领域工作的技术人员参考。