基于電容邊緣效應(yīng)的叉指式微加速度計(jì)性能分析.pdf

1、MEMS微加速度計(jì)廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊、智能手機(jī)等日常生活的消費(fèi)產(chǎn)品中。其中叉指式微加速度計(jì)憑借成本低、檢測(cè)精度高、溫度敏感性小、噪聲特性好等優(yōu)點(diǎn)已成為MEMS微加速度計(jì)中備受關(guān)注的研究對(duì)象。在叉指式微加速度計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，電容值的計(jì)算大多采用理想電容計(jì)算公式，而忽略了由于電容極板的邊緣效應(yīng)的存在而產(chǎn)生的附加電容，這會(huì)導(dǎo)致電容值在理論計(jì)算與實(shí)際使用過(guò)程之間存在差異。這種由電容邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的實(shí)際電容值與理論結(jié)果間的誤差將影響叉指式微加速

2、度計(jì)的輸出精度。所以，研究電容極板的邊緣效應(yīng)對(duì)微加速度計(jì)電容值的影響對(duì)于提高其精度具有重要幫助。
　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于電容邊緣效應(yīng)的研究主要集中在對(duì)電容值計(jì)算公式的理論推導(dǎo)上，而電容的邊緣效應(yīng)對(duì)叉指式微加速度計(jì)輸出性能的影響很少被人提及。因此，本文推導(dǎo)了考慮電容邊緣效應(yīng)的電容值計(jì)算公式，由此分析了電容邊緣效應(yīng)對(duì)叉指式微加速度計(jì)的非線性度、靜電剛度和靈敏度性能方面的影響，并利用仿真進(jìn)行驗(yàn)證。首先對(duì)現(xiàn)有考慮電容邊緣效應(yīng)的電容值計(jì)算公式

3、進(jìn)行對(duì)比與總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出考慮電容邊緣效應(yīng)情況下微加速度計(jì)中叉指電容的電容值計(jì)算公式；然后分析電容邊緣效應(yīng)對(duì)叉指電容的電容值的影響，并分析能夠減小該影響的叉指電容的結(jié)構(gòu)參數(shù)；最后基于本文中推導(dǎo)所得叉指電容的電容值計(jì)算公式，推導(dǎo)出叉指式微加速度計(jì)相應(yīng)的靜電剛度、靈敏度和非線性度關(guān)于電容的表達(dá)式，并分析電容的邊緣效應(yīng)對(duì)這些參數(shù)產(chǎn)生的影響。
　　經(jīng)過(guò)有限元仿真的驗(yàn)證，結(jié)果表明本文推導(dǎo)的叉指電容的電容值公式可以很準(zhǔn)確的計(jì)算出叉指電