很多通信系統發展到某種程度都會有小型化的趨勢。一方面小型化可以讓系統更加輕便和有效,另一方面,日益發展的IC制造技術可以用更低的成本生產出大批量的小型產品。
MEMS(MicroElectromechanical System)是這種小型產品的相關技術之一。MEMS可以檢測環境的變化并通過微型電路產生相關反應。MEMS的主要部分包括sensor(微傳感器)或actuator(微執行器)和transducer(轉換裝置),其中sensor可以檢測某種物理,化學或生物的存在或強度,比如溫度,壓力,聲音或化學成分,transducer會把一種energy轉換成另外一種(比如從電信號到機械波)。
這篇文章主要說說MEMS的幾種RF相關應用產品SAW,BAW, FBAR filter,也是目前手機中最常用的幾種filter。
SAW,BAW和FBAR中,A都代表著Acoustic。Acoustic wave中文翻譯成聲波,聲波按頻率分成3段,audio,infrasonic(次聲波)和ultrasonic(超聲波)。
Audio的頻率為20Hz ~ 20KHz, 是人耳能聽見的范圍。Infrasonic(次聲波)是低頻率,20Hz一下,人耳聽不到,可以用來研究地理現象(比如地震)。Ultrasonic(超聲波)是20KHz到109KHz,也是人耳聽不到的范圍。下面提到的聲波都是超聲波的范圍,首先我們看看SAW filter。Surface Acoustic Wave(SAW) filter顧名思義,SAW是一種沿著固體表面(surface)傳播的聲波(acoustic wave)。
一個基本的SAW filter由壓電材料(piezoelectric substrate)和2個Interdigital Transducers(IDT)組成,如下圖。
IDT是由交叉排列的金屬電極組成,上圖中左邊的IDT把電信號(electrical signal)轉成聲波(acoustic wave),右邊的IDT把接收到的聲波再轉成電信號。電信號和聲波(屬于mechanical wave)之間轉換也稱為electromechanical coupling。那IDT是怎么把電信號轉成聲波呢?原因在于IDT下方的壓電材料。壓電(piezoelectricity or piezoelectric effect)
Piezoelectricity這詞來源于希臘語 piezein,表示施加壓力,1880年由兩位法國物理學家(Pierre,Paul-Jacques Curie)發現。壓電是指某些晶體(Crystal)受到外部壓力時會產生電壓,相反地,如果某些晶體兩面存在電壓,晶體形狀會輕微變形。 |