课程申请详细信息

课程代码 :

F340508

课程名称 :

微传感器与微执行器

课程英文名称 :

Micro sensors and Actuators

课程简称:

类型 :

院系

开课学期:

春季

学科/院系:

(340)微纳科学技术研究院

课程学分:

3

是否跨学期 :

否

总学时:

54

实验课学时 :

讨论学时 :

周学时 :

课程性质 :

专业课

课程层次 :

硕士课程

课程分类 :

全日制课程

课程类型 :

硕士非学位课

考试方式:

上课方式:

课程教材语种类型:

中、英文教材皆有

授课语言类型:

中文、英文分班授课

成绩等级 :

通过不通过

是否绩点统计 :

否

开课状态 :

开课

任课老师:

课程简介 :

随着半导体工业发展，传感器和执行器的小型化变得可能。在过去的20年微传感器和执行器取得了飞速发展。本课程主要介绍最新进展，旨在使学生了解这一工艺及技术。本课程包括以下内容：概论；微机械加工技术；力传感器与执行器；光学传感器与执行器；电离辐射传感器；热传感器与执行器；磁和电磁传感器与执行器；化学和生物传感器与执行器；生物芯片；微系统。

课程英文简介:

The miniaturization of sensors and actuators have been possible by advances in the technologies originating in the semiconductor industry, and the emergent field of microsensors and microactuators has grown rapidly during the past 20 years. The curriculum basically reports on the recent development. The curriculum aims to make students familiar with these processes and technologies. It includes: introduction of microsensors and microactuators; microfabrication; Mechanical Microsensor and Microactuator; Optical Microsensor and Microactuator; Ionization Microsensor; Thermal Microsensor and Microactuator; Magnetic Microsensor and Microactuator; Chemical& Bio Microsensor and Microactuator; Bio-chip and microfludics; Microsystem.

教学大纲:

（一）概论 MEMS科技的定义、发展历程，重大事件，发展趋势，机遇与挑战。了解微米科技的基本内涵，尺度在科技发展中的意义，MEMS科技与人类所面临的重大问题的关系；了解换能器、传感器、执行器等的基本定义；通过对一些具有里程杯意义的MEMS科技进展的回顾，探讨创新精神在高新科技中的核心作用；通过世界各国对MEMS的战略布局和重大行动计划的分析，体会高科技的竞争与国家发展的关系，增强学生的使命感。并介绍国内外的主要研究机构。引导学生文献检索的重视，及文献检索的方法。（二）微机械加工技术微机械加工技术是制造微传感器、执行器、微结构和系统的一种强有力的手段。主要介绍微机械加工材料、微机械术语、普通半导体的一般特性、体加工技术、表面加工技术、键合工艺、牺牲层工艺、表面修饰及其他微机械加工技术。使学生知道微机械加工技术的一个重要的目的是认识到它能够用来做什么与不能做什么，知道它的局限性与了解它的能力是同等重要的。（三）力传感器与执行器简单回顾基本力学原理，然后对基本机理进行讨论。介绍材料的力学性能、基本的机械装置和结构、并以压阻和压电应变传感器、传声器、机械电路元件为对象，了解相关的基本概念和最新进展，特别是通过对加加速度传感器研究日新月异的进展状况的研讨，使学生对这一蓬勃发展的领域产生浓厚兴趣。（四）光学传感器与执行器介绍光学传感器与执行器的基本概念，了解光学传感器的类型、直接光学传感器、间接光学传感器、光执行器、及微机械光学结构。通过一些典型的应用实例，如光开关、光衰减器、数字微镜（DMD）等，使学生对该领域的最新动态以及如何提出问题、解决问题以及面临的重要科学与技术挑战有一个系统的理解。（五）电离辐射传感器了解辐射测量单位、辐射的类型、电离探测器、闪烁探测器、直接固态辐射探测器的定义、性能结构及近年来的重大进展。探讨微电离辐射传感器的应用所面对的主要科学问题和技术挑战。（六）热传感器与执行器介绍温度的测量、热传递的方式。以及热阻传感器、热电偶、热堆等热传感器、热学执行器、热传感器与热执行器组合等。在消费、工业、医疗等各种应用中，温度的测量与调节具有非常重要的作用，开发微型的热传感器及执行器具有重要意义，以激发学生的创新热情与探索的兴趣。（七）磁和电磁传感器与执行器了解磁现象（霍尔效应、磁阻效应、巨磁阻效应、磁光效应等），对霍尔效应传感器、磁通门传感器、生物学磁传感器、磁性微马达、磁头及微机械电磁器件进行原理分析及器件制备等基本概念和重要进展进行研讨。（八）化学和生物传感器与执行器介绍无源化学传感器、电化学传感器、声波传感器、生物传感器、化学执行器及生物电子接口器件。这类传感器不同于热、光、磁等传感器，因为它必须直接和外部的化学物质相互作用。而且一些化学传感器用于识别一种或多种不同的化合物，它必须有足够的选择性。其主要的应用包括医学诊断、可移植生物传感器、食品监测、环境监测等。使学生对化学和生物传感器与执行器的发展状况有一个系统的了解。（九）生物芯片介绍微流控芯片的基本概念，以DNA芯片、蛋白质芯片、组织芯片、微流体传动与控制、微流控芯片等为重要体系了解生物芯片的研究发展趋势，研讨生物芯片技术在医学诊断、食品监测、环境监测等应用。（十）微系统以传感器网、片上实验室、微小卫星等微系统为例与学生们一起讨论MEMS研究的重要启示，交流本课程学习后的感受和心得，对今后发展的大胆预测，总结一些可能出现的重大机遇与挑战，激发学生创新求索。三、课程学时分配教学安排教学基本内容讲授学时第一章概论 6 第二章微机械加工技术 6 第三章力学传感器与执行器 6 第四章光学传感器与执行器 6 第五章电离辐射传感器 3 第六章热传感器与执行器 6 第七章磁和电磁传感器与执行器 6 第八章化学和生物传感器与执行器 6 第九章生物芯片 6 第十章微系统 3 合计（学时数） 54

教学进度:

考试大纲:

培养学生对前沿交叉学科的浓厚兴趣，激发对重大科学技术问题探索的热情，训练学生严谨治学、不断追求的科学精神，营造一种不崇尚权威、敢于表达自己观点的教学氛围，并使学生在研讨的参与中得到熏陶。初步培养学生进行自主科研的能力，尤其在文献检索方面。考核方式： 1 大作业 50% （是否全面细致了解发展的动态，是否进行了分析，是否提出了有创见的想法） 2 课堂讨论 30% 3 出勤率 20%