新型硅微机械谐振式加速度传感器的设计与研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzw200512168
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该文使用双端固定音叉(DETF)作为谐振器,设计了一种新型结构的硅微机械加速度传感器.传感器使用一个悬臂梁用于支撑质量块,两个音叉分别布置在悬臂梁的两侧,各自与悬臂梁相连接.硅片的侧壁被直接用作激励振动的电容极板,通过静电力激励音叉臂在硅片平面内侧向振动.在音叉臂的合并处扩散了压敏电阻,用作检测元件.这种使用两个音叉的对称布置可以给传感器提供温度补偿.当外加加速度时,由质量块产生的惯性力通过悬臂梁作用在音叉臂的轴向上,所产生的轴向应力使音叉臂的固有振动频率发生改变.音叉臂上的压敏电阻将检测这一频率变化,其输出的结果就反映了加速度的情况.该传感器将主要使用各向异性腐蚀技术和ICP深槽刻蚀方法制作在(100)表面的N型硅片上.文中给出了详细的加工工艺流程和光刻版图.硅-玻璃键合工艺将用于传感器的封装.该文使用有限元分析方法对传感器的工作状态进行了模拟,结果表明音叉的固有频率大约为235.878kHz,当外加30V的激励电压时,音叉臂的静态变形为0.05μm,传感器的灵敏度约为2Hz/g.
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