基于MEMS技術SOI微壓傳感器研究.pdf

1、本課題采用MEMS技術在SOI片（器件層為n型＜100＞晶向單晶硅）上設計、制作粱-膜結構的微壓傳感器，該結構包括彈性元件和敏感元件。彈性元件由方形硅膜結構和四個短梁結構組成，敏感元件由四個蛇形壓敏電阻（R1、R2、R3和R4）組成，且分別制作在四個短梁的根部構成惠斯通電橋結構，基于壓阻效應可實現外加壓力的測量。與一般的C型、E型等硅膜結構相比，該梁-膜結構在受到微壓時可產生應力分布集中，通過平面應力集中效應，提高了壓力傳感器的靈敏度，

2、可實現微壓（0kPa-10kPa）的測量。本課題結合壓力傳感器的結構和工作原理，采用ANSYS有限元軟件構建傳感器結構的仿真模型，研究硅膜結構對傳感器壓敏特性的影響，給出優(yōu)化的幾何結構模型。仿真結果給出，梁-膜結構由于應力集中分布效應具有更好的壓敏特性，并進一步仿真分析了梁-膜結構參數對壓敏特性的影響，給出優(yōu)化的幾何結構參數。
　　本文采用L-Edit軟件實現梁-膜結構微壓傳感器芯片版圖設計，并基于MEMS技術在SOI片上實現梁-

3、膜結構微壓傳感器芯片的制作和封裝，通過采用全自動壓力變送器測試系統、高低溫實驗箱和壓力測試盤等搭建的測試系統，對傳感器進行靜態(tài)特性測試。實驗結果給出:在室溫20℃、工作電壓VDD=5.0V和壓力范圍0kPa-10kPa下，梁-膜結構的微壓傳感器靈敏度為0.473mV/kPa、線性度為0.105％F.S.、重復性為0.316％F.S.、遲滯為0.211％F.S.和準確度為0.394％;當溫度范圍為-40℃到85℃變化時，靈敏度溫度漂移為-