寬量程微加速度傳感器的研制.pdf

1、微機電系統(tǒng)(MEMS)是面向21世紀的高新科技，涉及到電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，MEMS在21世紀將成為最重要、最活躍的研究領域之一。而微加速度計是微機電系統(tǒng)的一個很重要的方向，它廣泛應用到慣性導航和制導、生物醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、汽車工業(yè)、探礦測震、機器人、工業(yè)自動化、玩具等領域。本文設計了一種以MEMS技術(shù)為基礎的電容式力平衡硅微加速度傳感器，該傳感器主要采用SOI和硅-玻璃鍵合技術(shù)制作，形成了玻璃-

2、硅-玻璃的三明治結(jié)構(gòu)。該傳感器能滿足在大范圍內(nèi)加速度的變化測量。就此本文開展了以下主要研究工作： 1、分析幾種典型加速度傳感器的原理，并比較其優(yōu)缺點，結(jié)合現(xiàn)有實驗條件及課題寬量程的特點，提出電容式力平衡硅微加速度傳感器。 2、對寬量程平衡式微加速度傳感器的工作原理進行分析、研究，設計傳感器的結(jié)構(gòu)，建立了數(shù)學的模型，確定使系統(tǒng)穩(wěn)定必須滿足的條件，對系統(tǒng)安全必須滿足的條件進行分析，根據(jù)提出的結(jié)構(gòu)，從理論上對懸臂梁的參數(shù)

3、進行模擬分析選出合適的參數(shù)，并用Matlab和Ansys進行仿真，驗證所選參數(shù)的合理性，確定微加速度傳感器的結(jié)構(gòu)，并驗證微加速度傳感器具有寬的工作量程。 3、研究硅單晶的晶向，對制作微加速度傳感器的氧化、光刻、擴散、鍵合、腐蝕和等離子刻蝕等MEMS工藝進行了詳細研究。提出微加速度傳感器工藝的設計方案，畫出工藝流程圖、模版，并進行制作，對出現(xiàn)的問題進行分析和提出解決的方法。 4、完成了電容測試電路的研究。由于電容式微加速度