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八梁固支压阻加速度传感器及测试电路

作　者: 马颖蕾
导　师: 黄宜平；王永成
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 微加速度传感器八梁固支压阻
分类号: TP212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

微加速度传感器作为一种新型惯性器件广泛应用在汽车电子、军事、航天航空、地质勘探、灾害预报等方面。而压阻微加速器具有频率响应快、灵敏度高、精度高、易于小型化等优点,而且该种传感器在强辐射作用下能正常工作。本文设计制作了一种8梁固支弹性梁式压阻加速度传感器。由于其谐振频率较高,因此具有很宽的频率响应范围,并且通过优化的电阻组合可以使器件具有很小的横向灵敏度。本文的主要研究内容如下：首先,建立了8梁固支弹性梁式压阻加速度传感器的结构模型,同时建立针对该器件的灵敏度,固有频率,阻尼比,等重要参数的数学模型,并对这些重要参数进行了理论推算。通过使用SOLIDWORKS软件对理论推算结果进行了有限元分析模拟,最后对器件进行了优化设计。通过优化数据比较最后决定该压阻微加速度传感器的尺寸为3200μm×3200μm×900μm,质量块尺寸1400μmX 1400μm×420μm,梁尺寸800μm×20μm×20μm。在该尺寸下,器件的灵敏度为24.5VμV/g,固有频率为2.4kHz。其次,对制作该器件的关键工艺进行了研究。采用了KOH各向异性腐蚀技术探讨了在(100)面的补偿图形工艺。；且分析了硅-玻璃键合的原理与工艺参数,利用SILVACO软件对注入条件以及退火条件进行模拟,确定了最后的电阻率与掺杂的结深。最后制定了一个合理的工艺流程,使得该器件易于制作,保证了器件设计的合理性。通过器件配套电路的设计,使得该器件在温度补偿以及输出范围放大方面适合实际应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章 MEMS加速度传感器  7-18
  第一节惯性MEMS器件产品  7-8
  第二节 MEMS技术在军事中的应用  8-9
  第三节 MEMS技术在航空航天方面的应用  9-10
  第四节 MEMS技术在生物医疗和生物医学方面的应用  10-11
  第五节加速度传感器的应用  11-13
  第六节加速度传感器主要分类  13-17
  第七节论文主要内容  17-18
第二章八梁固支微加速度传感器原理与设计  18-35
  第一节传感器结构  18-20
  第二节传感器工作原理  20-23
  第三节传感器简化模型分析  23-25
  第四节灵敏度分析  25
  第五节频率响应  25-27
  第六节压膜空气阻尼  27-28
  第七节传感器尺寸设定  28-30
  第八节 SOLIDWORKS模拟  30-34
  第九节总结  34-35
第三章加速度计工艺实现  35-47
  第一节各向异性腐蚀  35-40
  第二节压阻电阻条制作  40-42
  第三节静电键合工艺  42-43
  第四节整体工艺流程  43-47
第四章测试电路  47-51
  第一节恒流源  47-48
  第二节差分放大电路  48-49
  第三节输出级  49
  第四节总结  49-51
第五章总结与展望  51-53
  第一节经验总结  51
  第二节下一步工作展望  51-53
参考文献  53-55
致谢  55-56

八梁固支压阻加速度传感器及测试电路

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