压阻式力敏硅传感器的结构剖析

剖析了各种压阻式力敏硅传感器的结构,介绍了其工作原理和测试方法并,对力敏硅传感器结构的优劣作出分析,为合理地选择、应用力敏硅传感器提供了依据。     

MEMS压力传感器及其应用

简述MEMs压力传感器的结构与工作原理,并探讨了其应用、压力传感器Die的设计及生产成本分析,覆盖了从系统应用到销售链。     

新型双桥结构硅压力传感器

在利用有限元法分析硅杯结构应力分布的基础上,设计制造了两种新型双惠斯登电桥结构压力传感器。其中力敏电桥位于膜片上的高应力区,补偿电桥位于膜片对角线上或膜片附近逐渐增厚的体硅区,并且组成每个电桥的四个电阻集中设置在同一区域。提出了一种将力敏电桥和补偿电桥的输出信号相减的新方法,可望明显减小威力传感器的温漂。     

基于MEMS海洋湍流传感器实验研究

运用压阻式的基本原理和MEMS技术共同应用于海洋湍流传感器中。首先分析MEMS传感器的基本原理,重点研究了对MEMS传感器性能的实验测试。在风洞实验中,设计有风没风交替作用于传感器和不同风速下作用于传感器的实验;在水下实验中,设计了不同流速下水流作用于传感器的实验。通过实验能够得到MEMS传感器在不同响应下的结果。     

基于MEMS硅基谐振器的磁场传感器最新进展

随着智能时代的到来,磁场传感器已经广泛应用于移动设备中,为用户提供定位和导航等服务。目前,基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低,不需要外加磁性材料,且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为10μT～1 T,并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT～1 T),其性能主要取决于磁性材料。除了以上2种方式外,由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测,具有体积小、功耗低、性能优异且与CMOS工艺兼容等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法,并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。     

硅基MEMS梁-复合膜-岛压阻式压力传感器设计研究

针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置。将梁-复合膜-岛结构与传统结构的输出进行仿真对比,由仿真结果可知,梁-复合膜-岛结构在0～60 kPa压力范围内灵敏度较相关结构提升7%以上,较E型结构提升2倍,非线性度为0.029%FSS,满足MEMS微压压力传感器的高灵敏度、高线性度等要求,可支撑医疗领域相关应用研究。     

基于MEMS的硅微压阻式加速度传感器设计

硅微加速度传感器是MEMS器件中的一个重要分支,具有十分广阔的应用前景。由于硅微加速度传感器具有响应快、灵敏度高、精度高、易于小型化等优点,而且该种传感器在强辐射作用下能正常工作,因而在近年来发展迅速。文章首先对传感器结构及工作原理进行了简单介绍,给出了一种基于MEMS技术制作的压阻式硅微加速度传感器的结构和工艺,并对制作的加速度传感器样品进行了动态测试,测试结果表明与理论设计值基本吻合。     

硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究

微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高，使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性，而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。针对硅压阻式压力传感器这一“弱点”，介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型，利用MatLab优化工具箱提供的优化方法构建算法，对补偿电阻求解，实现对温度漂移的补偿。该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的OEM型产品的大规模量产。     

MEMS magnetic field sensor based on silicon bridge structure

A MEMS piezoresistive magnetic field sensor based on a silicon bridge structure has been simulated and tested.The sensor consists of a silicon sensitivity diaphragm embedded with a piezoresistive Wheatstone bridge,and a ferromagnetic magnet adhered to the sensitivity diaphragm.When the sensor is subjected to an external magnetic field, the magnetic force bends the silicon sensitivity diaphragm,producing stress and resistors change of the Wheatstone bridge and the output voltage of the sensor.Good agreeme...     

基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真

报道了一种新型的基于MEMS技术的微型电场传感器。该传感器采用半导体微加工工艺制备 ,具有体积小、重量轻、功耗低等优点。阐述了传感器的工作原理 ,描述了设计方案 ,介绍了计算机模拟仿真结果     

基于MEMS的压阻式超声传感器的设计与测试

A kind of piezoresistive ultrasonic sensor based on MEMS is proposed,which is composed of a membrane and two side beams.A simplified mathematical model has been established to analyze the mechanical properties of the sensor.On the basis of the theoretical analysis,the structural size and layout location of the piezoresistors are determined by simulation analysis.The boron-implanted piezoresistors located on membrane and side beams form a Wheatstone bridge to detect acoustic signal.The membrane-beam microstructure is fabricated integrally by MEMS manufacturing technology.Finally,this paper presents the experimental characterization of the ultrasonic sensor,validating the theoretical model used and the simulated model.The sensitivity reaches -116.2 dB(0 dB reference = 1 V/μbar,31 kHz),resonant frequency is 39.6 kHz,direction angle is 55°.     

基于磁流体和无芯光纤的磁场传感器

用无芯光纤(NCF)作为单模-多模-单模(SMS)结构中的多模光波导,并将其浸没在密封于毛细管内的磁流体(MF)中,形成了一种新型的全光纤化磁场传感器。传感器可利用磁场变化时其透射谱中谷值波长的移动或峰值波长处的透射率变化对相应的磁场变化进行测量。完成了传感器的制作并进行了实验研究,在传感器长约9cm时,实验得到的磁场灵敏度分别达到了78pm/Oe和0.129dB/Oe。除了作为磁场传感器,本文装置还可以用来作为磁控可调光衰减器或光调制器。     

MEMS永磁薄膜磁场的设计与仿真

由于在MEMS隧道磁阻微机械陀螺中需要一个较高磁场变化率的磁场,其检测模块主要是利用磁场的变化率对位移信息进行敏感,需要利用磁场的变化敏感质量块的位移,所以设计一个具有较高磁场变化率的磁场是十分有必要的。通过仿真分析,设计了一个MEMS隧道磁阻陀螺中应用的磁场,尺寸规格为500*500*20um,材料为钕铁硼,相对磁导率为1.18,表面剩磁为1.3T,充磁方向垂直于截面。在此设计规格下,永磁体选用面内方向作为检测方向,磁场的变化率最大可达到0.2 Oe/nm,并且在其他方向上磁场保持一定程度上的匀强,不对检测方向上的磁场产生干扰。     

仿纤毛MEMS三轴振动传感器的设计

A biomimetic three-dimensional piezoresistive vibration sensor based on MEMS technology is reported.The mechanical properties of the sensor are analyzed and the static and dynamic characteristics of the sensor are simulated by ANSYS Workbench12.0.The structure was made by MEMS processes including lithography,ion implantation,PECVD,etching,etc.Finally,the sensor is tested by using a TV5220 sensor auto calibration system.The results show that the lowest sensitivity of the sensor is 394.7 V/g and can reach up to 460.2 V/g,and the dimension coupling is less than 0.6152%,and the working frequency range is 0–1000 Hz.     

基于磁流体的一维光子晶体磁场传感器的研究

基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。     

F-P腔式光纤MEMS压力传感器的设计

提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器.该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉,利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化.详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理,分析了不同参数对传感器性能的影响.采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化.结合现有的MEMS工艺,可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高,且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器.     

A novel dual-functional MEMS sensor integrating both pressure and temperature units

This paper proposes a novel miniature dual-functional sensor integrating both pressure and temperature sensitive units on a single chip.The device wafer of SOI is used as a pizeoresistive diaphragm which features excellent consistency in thickness.The conventional anisotropic wet etching has been abandoned,while ICP etching has been employed to etch out the reference cave to minimize the area of individual device in the way that the 57.4°slope has been eliminated.As a result,the average cost of the singl...     

新型集成压力与温度MEMS传感器

本文提出一种MEMS传感器,单片集成温度和气压的检测单元。该传感器采用SOI硅片的上层硅作为压阻薄膜,因此各管芯的薄膜厚度有良好的一致性。传统的背面体硅腐蚀方法未被采用,因为碱性溶液腐蚀体硅会在<111>面自停止,形成57.4°的斜坡,从而增大管芯面积,取而代之的是ICP深硅刻蚀。片上集成两个PN结,结区面积呈比例,可以实现温度检测功能。测试表明在-40-100℃之间都有良好的线性度,PN结的离子注入工艺与压阻注入工艺完全兼容,减少了工艺成本。