SOI高g值壓阻式加速度傳感器的研制.pdf

1、微機(jī)械加速度傳感器是一種重要的慣性測量器件,具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、易于加工等優(yōu)點(diǎn),目前在國內(nèi)外已有著廣泛的應(yīng)用,其中高g值加速度計(jì)在國防事業(yè)中有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值,如硬性目標(biāo)的侵徹、裝甲的貫穿等。目前國內(nèi)在高g值加速度計(jì)方面的研制與國外相比還存在著比較大的差異,并且國外對中國采取技術(shù)封鎖,因此開發(fā)出具有抗高過載、高沖擊能力的高g值加速度計(jì)對我國的國防建設(shè)有著非常重要的意義
　　 本文提出了一種SOI硅片高g值壓阻式加速度

2、傳感器。該加速度傳感器利用SOI硅片的耐高溫、低壓、低功耗等優(yōu)點(diǎn),有效的提高了壓阻式加速度傳感器的使用環(huán)境；同時(shí)采用雙U型梁壓敏電阻,避免了在可動部件上布線,提高了結(jié)構(gòu)的可靠性；利用剛度較大的主懸臂梁,使質(zhì)量塊在平板內(nèi)震動,極大的提高了結(jié)構(gòu)的諧振頻率,同時(shí)進(jìn)一步保證結(jié)構(gòu)的可靠性。利用扇形質(zhì)量塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的矩形質(zhì)量塊,有效的增大了質(zhì)量塊的重心距離懸臂梁末端的距離,提高了結(jié)構(gòu)的靈敏度。采用SOI硅基制備加速度計(jì)的另一個優(yōu)點(diǎn)是,壓敏電阻、參考電

3、阻之間是用介質(zhì)層(SiO2層)實(shí)現(xiàn)電隔離,而不是傳統(tǒng)的PN結(jié)電隔離,從而提高了傳感器測量的準(zhǔn)確性。采用兩兩相對的單元布局方式,有效的消除結(jié)構(gòu)的橫向靈敏度,進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)測量的精度。利用ANSYS軟件模擬分析表明,設(shè)計(jì)的加速度計(jì)具有較高的靈敏度與諧振頻率,具有較大的抗沖擊能力。建立理論模型并利用ANSYS軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析與驗(yàn)證。分析表明,加速度計(jì)在X軸向、Y軸向靈敏度分別為1.2μv／g、1.18μv／g；諧振頻率分別為479KH