壓阻式加速度傳感器的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、基于MEMS工藝的加速度傳感器是發(fā)展最早的MEMS傳感器之一，由于其具有質(zhì)量輕、響應(yīng)快、體積小、功耗低等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)電子、航空航天、軍事、醫(yī)療、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)等領(lǐng)域。而目前加速度傳感器的設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即將器件設(shè)計(jì)和信號(hào)處理電路獨(dú)立設(shè)計(jì)分析，這種方法研發(fā)周期長(zhǎng)，研制費(fèi)用高，無(wú)法有效分析傳感器系統(tǒng)的完整性能。宏模型是傳感器器件級(jí)到系統(tǒng)級(jí)之間的接口，通過(guò)宏模型建立系統(tǒng)級(jí)仿真模型能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜器件結(jié)構(gòu)和信號(hào)處理

2、電路混合仿真，分析系統(tǒng)整體的行為和性能特性。研究MEMS加速度傳感器的宏模型提取技術(shù)對(duì)提高器件的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，滿足日益增加的市場(chǎng)需求具有重要意義。
　　本文圍繞壓阻式加速度傳感器的設(shè)計(jì)，研究了壓阻式加速度傳感器的宏模型提取方法。通過(guò)對(duì)比分析多種經(jīng)典的壓阻式加速度傳感器懸臂梁結(jié)構(gòu)，選擇了橫向效應(yīng)小，靈敏度較高的雙端固支四梁結(jié)構(gòu)的懸臂梁。采用靜態(tài)力學(xué)仿真分析了質(zhì)量塊-懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖，確定了壓敏電阻分布，并用鋁導(dǎo)線連接成惠斯通全

3、橋電路。在此基礎(chǔ)上，對(duì)壓阻式加速度傳感器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和工藝流程設(shè)計(jì)，生成了傳感器的三維結(jié)構(gòu)。
　　利用IntelliSuite軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的壓阻式加速度傳感器進(jìn)行了力學(xué)、電學(xué)、機(jī)電耦合仿真，分析了傳感器的懸臂梁參數(shù)對(duì)傳感器靈敏度、固有頻率、橫向效應(yīng)的影響。根據(jù)仿真分析結(jié)果，并結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了6種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)比分析6種結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)，最終選擇了最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
　　對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊測(cè)試、模態(tài)分析、時(shí)域性能分析和