恒温式微热板电阻真空传感器的研究

微热板(MHP)作为一种微结构广泛运用在各种微传感器中。本文通过对微热板的传热分析,从理论上分析了恒温模式下工作温度和结构尺寸对微热板电阻真空传感器工作特性的影响;设计了一种边长为93μm、四臂支撑的方形微热板结构的电阻真空传感器,支撑桥长65μm、宽21μm,微热板与衬底之间的气隙高度为0.5μm;采用表面微机械加工技术成功实现了该传感器的加工。测试结果显示,该微热板真空传感器气压测量范围约2Pa～105Pa,且响应特性与理论计算结果相符。     

用于薄膜热容测量的微型量热计

设计并加工了一种新型的微量热计,该微量热计的制备采用半导体加工工艺和表面微机械加工技术.与体硅加工的微量热计相比,具有成品率高和器件尺寸控制准确的优点.在真空环境中,该微量热计在5.5mW的加热功率下,中心温度从300K升至400K只需约0.5ms,升温速率达2×105K/s.针对微量热计热质小、升温快等特点,引入了脉冲扫描量热法来测量薄膜的热容.测量了厚度为(430±20)nm的Al薄膜从300K到420K的热容曲线,该薄膜的热容在室温附近为9.2nJ/K.若薄膜的密度值取2700kg/m3,则该Al薄膜的比热容在室温下约为1096.8J/(kg·K),比Al体材料的比热容值900J/(kg·K)增加了约21.9%,表现出金属纳米晶体的热容增强效应.     

微热板式低气压传感器的研制

研制了一种采用CMOS工艺和表面牺牲层技术加工的微热板式低气压传感器.该微热板为四臂支撑悬空矩形板,其边长为75μm,支撑桥长为60μm,板下气隙高度为0.5μm.采用经典傅里叶传热理论分析了恒电流工作方式下气压对微热板瞬态和稳态热特性的影响,结果表明在低气压范围内微热板传热以支撑桥导热为主,气压较高时以气体导热为主,微热板加热功率随气压增加而减小;传感器的热响应时间为毫秒量级并随气压增加而减小.传感器采用恒电流工作方式时,测得其气压响应范围为1～105Pa,且加热功率与气压间关系的理论分析结果与实测值吻合得较好.     

微热板式低气压传感器的研制

研制了一种采用CMOS工艺和表面牺牲层技术加工的微热板式低气压传感器．该微热板为四臂支撑悬空矩形板，其边长为75μm，支撑桥长为60μm，板下气隙高度为0.5μm．采用经典傅里叶传热理论分析了恒电流工作方式下气压对微热板瞬态和稳态热特性的影响，结果表明在低气压范围内微热板传热以支撑桥导热为主，气压较高时以气体导热为主，微热板加热功率随气压增加而减小；传感器的热响应时间为毫秒量级并随气压增加而减小．传感器采用恒电流工作方式时，测得其气压响应范围为1～10~5Pa，且加热功率与气压间关系的理论分析结果与实测值吻合得较好．     

微加热板式半导体微气压传感器的测试

组建了一套用于半导体微气压传感器的测试系统。该系统主要由真空装置和信号采集系统两部分组成。该系统为半导体微气压传感器的研制提供了实验平台,利用该系统对一种微加热板式传感器的微气压特性进行了实验测试及分析。     

微热板式气压传感器结构设计与热分析

给出了采用牺牲层技术制作的微热板式气压传感器的加工工艺和工作原理.分析了微热板各层薄膜厚度、微热板下气隙高度、支撑桥尺寸、微热板面积大小对传感器加工、工作性能的影响,并结合实际工艺条件设计了一种采用不同支撑桥尺寸的传感器结构.理论分析了恒温加热方式下微热板各种传热途径随气压的变化关系;用有限元方法模拟了恒流加热方式下气压对传感器温度分布和温度大小的影响.分析结果显示,气压较高时微热板传热以气体导热为主,而气压较低时以支撑桥导热为主;微热板区域温度分布较均匀,温度大小受气压影响较大;设计的传感器测量范围为10～10⁵Pa,功耗在毫瓦级,且具有尺寸小、热响应快、易与电路集成等优点.     

加热式气压微传感器与电路集成技术

微传感器与电路集成技术是实现片上测试系统的关键技术之一。随着片上系统(SOC,Sys-tem-on-a-chip)技术的发展,如何将微传感器与电路集成在同一芯片上成为SOC与传感器领域的一个重要方向。本文介绍了加热式气压微传感器的工作原理、处理电路及其集成工艺方案。     

关于新农村建设整村推进模式的调查与思考——以合肥市为例

就合肥市首推的土地及宅基地整理和新农村建设项目区展开了系统调研,总结其基本做法和经验,分析了在整村推进项目实施过程中存在的不足,梳理出项目的优化路径并提出了相关的政策建议。     

静电刚度式谐振微加速度传感器的结构稳定性

为了研究静电刚度式谐振微加速度传感器结构稳定的判据和影响其稳定性的因素,根据静电刚度式谐振微加速度传感器的结构原理,分析了传感器中质量块与音叉梁的运动和受力特点,建立了传感器中质量块与音叉梁在加速度作用前后的力平衡方程。采用数值方法求解力平衡方程,得到了传感器结构的一个稳定平衡点和一个非稳定平衡点,以及两个平衡点重合时对应的结构稳定临界检测电压,分析了加速度作用前后不同质量块支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙对临界检测电压的影响。结果显示,临界检测电压随质量快支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙的增大而增加。当有加速度作用时,临界检测电压将发生变化,但对量程为-1~1g的超低量程加速度传感器,加速度作用前后临界检测电压变化很小,不会引起传感器结构稳定性太大的变化。     

基于SOC的微气压传感器研究

研究了基于SOC的微气压测试系统的工作原理,设计了基于集成温度传感器的微气压测试系统.以AD590为例,实现了微气压测试和系统的单片集成.测试结果表明,在恒功率加热模式下,系统在一定的气压范围(1～100kPa)内,对微小气压的响应具有良好的线性性质,易于实现信号处理电路和传感电路的单片集成.