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文檔簡介
1、微機(jī)械加速度傳感器克服了傳統(tǒng)機(jī)械傳感器的諸多缺點(diǎn),而在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,其中,電容式加速度傳感器因其高靈敏度、低溫度漂移等特點(diǎn)備受矚目。本文針對電容式加速度傳感器設(shè)計(jì)中Z軸易出現(xiàn)耦合干擾及分析不夠精確這一現(xiàn)象,對Z軸差分電容式加速度傳感器進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。
首先,文章介紹了MEMS的基本概念、特點(diǎn)、技術(shù)背景和國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀,分析了傳統(tǒng)電容式加速度傳感器理論模型的不精確性,從而選擇完全差分電容結(jié)構(gòu),分析了電容式
2、加速度傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從而選擇梳齒結(jié)構(gòu)作為檢測電容的極板。并且構(gòu)建了更精準(zhǔn)的模型以解決非敏感方向加速度而產(chǎn)生的小幅扭轉(zhuǎn)對檢測帶來的影響。
其次,根據(jù)選定的梳齒結(jié)構(gòu),分析其受力情況。主要討論了卡西米爾力的大小和其對MEMS加速度傳感器的影響,確定了卡西米爾力產(chǎn)生影響時(shí)的梳齒規(guī)格;分析了靜電力作用下各種電容器的電容量,邊緣效應(yīng)的近似量和對電容值的影響,確定了邊緣效應(yīng)產(chǎn)生影響時(shí)的梳齒規(guī)格。根據(jù)這兩種力的論證分析,為下一步確定梳齒尺
3、寸消除卡西米爾力和邊緣效應(yīng)的影響、簡化運(yùn)算做準(zhǔn)備。
然后,簡單介紹了集成電路的工藝基礎(chǔ)和MEMS常見的加工工藝,包括表面加工、體硅工藝、LIGA、CMOS-MEMS工藝等,為后續(xù)樣片制備作好準(zhǔn)備工作。
最后,通過上述的分析確定了Z軸完全差分電容式加速度傳感器的交錯(cuò)梳齒結(jié)構(gòu),分別對其在各方向加速度作用下發(fā)生的偏轉(zhuǎn)建模并求解,根據(jù)所得結(jié)論進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),使得傳感器在設(shè)計(jì)的量程范圍內(nèi)達(dá)到最佳檢測效果。利用Ansys進(jìn)行
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