MEMSrezonátorok

MEMSrezonátorok a microelektromechanikus rendszerek (MEMS) köréből származó mechanikai rezgőtestek, amelyek mikroméretű szerkezeteként meghatározott frekvencián rezegnek. Ezek lehetnek csuklós pálcák, korongok, gyűrűk vagy membránok, és elektromos vagy piezoelektromos erőhatásra gerjeszthetők. A rezgési frekvenciát geometriája, az anyag tulajdonságai (sűrűség, Young-modulus) és a felfüggesztés típusa határozza meg.

A működés lényege, hogy a rezonanciafrekvencia a rezgőtest méretétől és anyagától függ. A magas Q-érték kis energiaveszteséget jelent, ezáltal egyes rezgőtestek nagyon szűk sávú és stabil referenciaként vagy szűrőként működnek. A hajtás történhet elektrosztatikus, piezoelektromos vagy elektromos-hetvites módon; a rezgést kapacitív, piezorezisztív vagy optikai érzékelésével olvassák ki.

Típusok és felhasználási kontextus: MEMS rezonátorok között gyakori példányok a cantilever- vagy clamped-clamped kialakítású testek, korongok és gyűrűk. RF alkalmazásokban oszcillátorok és finom szűrők létrehozására használják őket, különösen CMOS-alapú rendszerekben, ahol alacsony fáziszaj és kis méret érhető el. Összekapcsolva vagy különálló elemekként akár tömeg- vagy környezetvédelmi érzékelési feladatokra is alkalmazhatók.

Gyártás és csomagolás: MEMS rezonátorokat standard MEMS folyamatokkal gyártják (felület- vagy bulk micromachining), majd gyakran vákuumcsomagolással zárják, hogy minimalizálják a környezeti dissipationt. Monolitikus CMOS integráció is gyakori cél lehet, a vezérlő elektronikával együtt.

Előnyök és kihívások: a kicsi méret, alacsony energiaigény és lehetőség CMOS-szal történő integráció miatt vonzóak. Ugyanakkor hőmérséklet- és környezeti függőség, csomagolási költségek és zajkezelés jelentik a fő kihívásokat. Jelenleg is folyik a hőstabilitás, drift és minőségd online fejlesztése.