一种半岛型结构谐振梁压力传感器

提出了一种新型结构压力传感器，器件由上下两硅片键合而成，上硅片制作半岛型结构氮化硅谐振梁，下硅片制作矩形压力膜。应用有限元软件对器件结构及灵敏度进行了计算机模拟分析，器件利用MEMS技术研制并采用电热激励压阻拾振方式进行了测试。实验及理论模拟分析结果证实新型结构可以大大提高压力传感器灵敏度。     

一种半岛型结构谐振梁压力传感器

提出了一种新型结构压力传感器 ,器件由上下两硅片键合而成 ,上硅片制作半岛型结构氮化硅谐振梁 ,下硅片制作矩形压力膜。应用有限元软件对器件结构及灵敏度进行了计算机模拟分析 ,器件利用MEMS技术研制并采用电热激励压阻拾振方式进行了测试。实验及理论模拟分析结果证实新型结构可以大大提高压力传感器灵敏度     

高精度MEMS硅谐振压力传感器闭环控制系统

硅谐振压力传感器因其数字频率信号输出和高精度的特点,被广泛应用于航空航天、工业控制等领域。硅谐振压力传感器的闭环控制系统决定硅谐振压力传感器的性能指标,系统的稳定性分析和参数优化则是谐振传感器的研究难点。基于系统状态方程从理论上推导了控制策略,提出系统稳定性判定依据。利用Simulink仿真搭建系统模型,并通过电路测试验证。结果表明,在满足稳定性判据的条件下,研制的硅谐振压力传感器基频为42 kHz,品质因数为30 000。在量程范围为3～130 kPa、温度为-55～85℃时,该谐振压力传感器的精度高达0.01%F.S.,实现了恒幅控制与实时频率跟踪。     

热激励硅谐振梁压力传感器开环测试系统设计

设计了一个开环测试系统,利用锁相放大器能够对微弱信号进行有效检测的特点,采用交流激励、二倍频拾振的方法,实现了对热激励硅谐振梁压力传感器谐振输出的微弱信号的检测。该测试系统能够快速测得传感器的幅频特性曲线;通过处理,得到传感器的压力-频率特性。整个测试过程由程序控制实现。     

谐振梁压力传感器的气密封装技术

文章介绍了谐振粱压力传感器的气密封装技术，全面分析了影响气密封装的各种因素，提出了相应的解决方法。     

热激励硅基双梁谐振型压力传感器

针对热激励硅基谐振型压力传感器温度漂移严重的问题,提出了一种双梁硅基谐振型压力传感器结构,利用不测试压力的谐振梁感应温度对谐振梁的变化,并与测试压力的谐振梁相减,消除测试压力的谐振梁随温度变化的部分,补偿热激励硅基谐振型压力传感器的温度漂移.通过实验,研制出双梁结构的硅基谐振型压力传感器样品,初步测试结果显示,温度漂移的影响已降低到原来的1/30,大大提高了热激励硅基谐振型压力传感器的测试精度.     

静电刚度式谐振微加速度传感器的结构稳定性

为了研究静电刚度式谐振微加速度传感器结构稳定的判据和影响其稳定性的因素,根据静电刚度式谐振微加速度传感器的结构原理,分析了传感器中质量块与音叉梁的运动和受力特点,建立了传感器中质量块与音叉梁在加速度作用前后的力平衡方程。采用数值方法求解力平衡方程,得到了传感器结构的一个稳定平衡点和一个非稳定平衡点,以及两个平衡点重合时对应的结构稳定临界检测电压,分析了加速度作用前后不同质量块支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙对临界检测电压的影响。结果显示,临界检测电压随质量快支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙的增大而增加。当有加速度作用时,临界检测电压将发生变化,但对量程为-1~1g的超低量程加速度传感器,加速度作用前后临界检测电压变化很小,不会引起传感器结构稳定性太大的变化。     

MEMS硅梁谐振式传感器的研究

通过对硅梁谐振式传感器工作原理的研究,结合Intellisuite软件对硅微悬臂梁谐振器的振动特性进行了分析,设计了具有悬臂梁结构的电热激励/压阻拾振的谐振式传感器,这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、准数字信号输出、成本低、与集成电路工艺兼容等优点。对研究制作过程中的关键工艺——各向异性腐蚀技术,尤其是对低温下的腐蚀工艺进行了实验研究,采用高低温相结合的湿法腐蚀工艺制作了微悬臂梁结构,通过实验分析了利用新型有机薄膜对各向异性腐蚀过程中的MEMS器件金属电极的保护效果,为实际生产和设计提供了参考依据。     

一种基于谐振原理的微型压力传感器设计

设计了一种结构简单的微型石英谐振式压力传感器,该传感器芯片由力学转换元件、谐振敏感元件和支撑元件3部分构成。仿真分析了压力100kPa内传感器输出频率与输入压力的关系,经线性拟合后得出其最大相对非线性误差为0.09%。采用石英深槽湿法腐蚀的方法加工出了芯片3个元件结构,并经镀膜及键合等后工序制作出了传感器芯片,其性能实测值与仿真结果基本吻合,验证了结构及工艺方案的可行性。     

一种新型MEMS压阻式SiC高温压力传感器

提出采用SiC材料来构造特殊环境下使用的MEMS压阻式高温压力传感器。分析了国际上特种高温压力传感器发展的主流趋势和技术途径,根据该领域应用需求、SiC材料特点和成本的多方权衡,开发了压阻式SiC高温压力传感器。通过理论模型结合ANSYS软件进行敏感结构的仿真和设计,解决了SiC压力传感器加工工艺中材料刻蚀、耐高温金属化、敏感电阻制备等关键技术难点,最终加工形成SiC高温压力传感器芯片。经过高温带电测试,加工的SiC压力传感器能够在550℃的环境温度下、700 kPa压力范围内输出压力敏感信号,传感器非线性指标达到1.054%,芯片灵敏度为0.005 03 mV/kPa/V,证明了整套技术的有效性。     

一种新型真空微电子压力传感器的研制

采用各向异性腐蚀与各向同性腐蚀相结合的技术和特殊的硅-硅键合技术,成功地研制出了一种新型真空微电子压力传感器。测试分析结果表明,该传感器反向击穿电压达到100V;在加3V正向电压时,其单个锥尖发射电流为0.2nA;在25-100g的压力范围内与输出电压呈线性关系,灵敏度为0.1μA/g。     

一种微型光纤光栅压力传感器

设计并实现了一种新型光纤光栅压力传感器。该传感器以光纤布拉格光栅(FBG)为敏感元件,通过菱形钢结构,将压力转换为膜片横向应变,通过将光纤光栅粘于工形膜片中心轴线上,可将压力转换为光纤光栅轴向应变,通过解调光栅的中心波长漂移即可得到压力大小。传感器外壳采用圆柱体刚性封装,外高为13mm,直径为33mm。对设计的传感器进行了压力标定测试,得出传感器的线性拟合度为0.993 5,量程为0~0.234MPa,灵敏度为3.341nm/MPa。     

热激励硅谐振梁压力传感器闭环数据采集系统

利用正反馈闭环谐振原理,采用偏置交流激振、一倍频拾振的方法,设计了闭环谐振电路和相应的数据采集电路,并对该电路进行了综合调试.实验结果表明,该系统实现了该传感器频率信号的自动跟踪和信号转换,以及快速、准确采集压力数据的功能,采集频率范围为30～10 0kHz ,频率采集精度为±1Hz,温度采集精度为0 0 3℃.     

热激励硅谐振梁压力传感器闭环数据采集系统

利用正反馈闭环谐振原理,采用偏置交流激振、一倍频拾振的方法,设计了闭环谐振电路和相应的数据采集电路,并对该电路进行了综合调试.实验结果表明,该系统实现了该传感器频率信号的自动跟踪和信号转换,以及快速、准确采集压力数据的功能,采集频率范围为30～100kHz,频率采集精度为±1Hz,温度采集精度为0.03℃.     

热激励谐振型压力传感器激励电压的影响与分析

针对热激励谐振型压力传感器在不同激励电压下会产生不同的热梯度场,进而影响传感器的谐振频率这一现象,采用开环测试系统进行试验,得到热激励谐振型压力传感器的热激励幅度与谐振频率的变化规律;并对实验结果进行了进一步的分析,为合理优化设计传感器的相关参数提供了一定的理论依据.     

热激励硅基谐振型压力传感器技术研究

提出一种以电阻发热实现梁激励的单梁硅基谐振型压力传感器结构。利用硅/硅键合、减薄抛光和IC工艺技术,开展硅基谐振型压力传感器技术的研究,解决了三维体加工与IC工艺兼容的关键技术问题,成功地研制出热激励硅基谐振型压力传感器样品。该器件在常压下测试,其品质因子Q值达到1362.5,证实了该谐振型压力传感器结构是可行的。这为研制硅基谐振型压力传感器提供了一种新的方法。     

MEMS电容式压力传感器检测电路比较研究

介绍了MEMS电容式压力传感器检测电路的5种实现方式:脉宽调制法、运算放大器法、电荷注入法、调频法和AC运放法。并从稳定性、测量灵敏度及抗杂散性等方面介绍了不同方式下检测电路的优缺点,为MEMS电容式压力传感器提供了参考。     

新型L形梁压阻微加速度传感器

介绍了一种新型的基于MEMS体硅加工工艺的L形粱压阻微加速度传感器.在加工过程中采用Si-Si直接键合完成底板与传感器支撑框体之间的粘合,使得后续加工工艺更加简单;采用DRIE释放梁结构,从而保证了梁结构的完整性.分析了该传感器的结构参数和灵敏度,并用ANSYS进行了有限元模拟,同时介绍了其工艺流程,以及封装后的测试结果.芯片尺寸为3.8 mm×3.8 mm×0.82 mm,其中敏感质量块尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,梁尺寸为2 200μm×100 μm×40μm.经初步测试,在采用5 V电源供电时灵敏度为0.5 mV/g左右,3 dB截止频率为520 Hz左右.     

一种新型CMOS兼容湿度传感器

给出了与CMOS工艺兼容的一种新型梳齿状湿度传感器的结构、工艺流程及其测试结果.利用Coventor软件对这种新型结构进行了理论分析,对制备出的湿度传感器的性能如灵敏度、滞回特性、重复性、响应时间等进行了测试并讨论.结果表明文中提出的CMOS湿度传感器工艺简单、响应时间快、成本低、灵敏度高,有望在实际中得到应用.