沟道角度对微加速度计性能的影响

通过设计与悬臂梁呈不同角度的沟道,对GaAs基金属半导体场效应晶体管(MESFET)的微加速度计的输出特性进行了初步测试研究。设计了GaAs MESFET的材料层结构并采用四梁固支结构。通过表面浅工艺加工出GaAs MES-FET微加速度计。将敏感单元GaAs MESFET嵌入四梁靠近根部的位置。设计了3种不同的沟道角度,分别与悬臂梁呈45°、90°、0°,通过实验定量分析了GaAs MESFET在受到外力时,不同沟道角度的GaAs MESFET加速度计的灵敏度,且0°时灵敏度最高。最终指导传感器的优化设计,为进一步提高微加速度计的灵敏度奠定基础。     

基于MESFET的GaAs基微加速度计的设计与性能测试

利用金属-半导体结型场效应晶体管(MESFET)作为微加速度计的敏感单元,设计一种4梁-质量块微加速度计结构.通过ANSYS分析软件进行仿真,敏感单位放置于悬臂梁根部的应力最大处,以获得最大的灵敏度.将封装好的微加速度计结构,利用惠斯通电桥测试电路,检测不同载荷下的输出特性,验证了微加速度计的力电耦合效应.测试结果表明,该微加速度计的线性度较好,其最大加载范围可达到24 g,且饱和区的灵敏度可达到4.5 mV/g,为高灵敏微传感器的研究奠定了一定的基础.     

偏压对HEMT嵌入式微加速度计电学参数的温度特性影响

研究了HEMT嵌入式微加速度计在不同偏压下的温度效应.研究结果表明由于选择的偏压不同,输出电流的温度系数大小不同.其主要原因是漏极电流的温度效应由迁移率的温度系数和阈值电压的温度系数共同决定,两种效应一正一负,根据选择偏压大小,可以调整各自的贡献,确定合适的工作点,从而减小电学参数的温度漂移,甚至可以使某些电学参数的温度系数为零.因此,以HEMT作为微传感器的敏感单元,可以在较宽的温度范围内工作,解决由于温度的影响所带来的测量误差,为温度难以控制的恶劣环境的测试提供一定的依据.     

HEMT高灵敏度微加速度计的设计与测试

根据压阻传感原理设计了GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)器件与Si基悬臂梁-质量块结构集成的微加速度。通过ANSYS结构应力仿真,GaN基HEMT作为敏感单元置于微悬臂梁结构根部的应力最大处。同时对微加速度计的关键研制工艺进行了设计和研究,成功制备出具有力电耦合特性的传感结构。并且测试了微结构在静态0～10g的惯性测试,结果表明GaN基HEMT器件具备明显的力电耦合效应,该微加速度计的灵敏度为0.24 mA/g,线性度为12.4%,适合研制高灵敏度的微加速度计。