热激励硅梁谐振器研究

作者利用微电子机械加工技术成功研制出用于高精度压力传感器的硅梁谐振器。采用热激励方式,测定了谐振梁的开环振动幅频特性:室温真空中谐振峰-3dB带宽1.2Hz,Q值大于33000。从理论和实验两方面讨论了低热激励功率条件下激励功率与谐振频率的线性关系,二者符合较好。     

热激励硅基谐振型压力传感器技术研究

提出一种以电阻发热实现梁激励的单梁硅基谐振型压力传感器结构。利用硅/硅键合、减薄抛光和IC工艺技术,开展硅基谐振型压力传感器技术的研究,解决了三维体加工与IC工艺兼容的关键技术问题,成功地研制出热激励硅基谐振型压力传感器样品。该器件在常压下测试,其品质因子Q值达到1362.5,证实了该谐振型压力传感器结构是可行的。这为研制硅基谐振型压力传感器提供了一种新的方法。     

热激励硅基双梁谐振型压力传感器

针对热激励硅基谐振型压力传感器温度漂移严重的问题,提出了一种双梁硅基谐振型压力传感器结构,利用不测试压力的谐振梁感应温度对谐振梁的变化,并与测试压力的谐振梁相减,消除测试压力的谐振梁随温度变化的部分,补偿热激励硅基谐振型压力传感器的温度漂移.通过实验,研制出双梁结构的硅基谐振型压力传感器样品,初步测试结果显示,温度漂移的影响已降低到原来的1/30,大大提高了热激励硅基谐振型压力传感器的测试精度.     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

基于微谐振器的圆片级真空封装真空度测试技术

针对微电子机械系统(MEMS)圆片级封装腔体体积小、传统的真空封装测试方法适用性差的情况,研制了一种用于表征圆片级真空封装真空度的器件——MEMS微谐振器。利用此谐振器不仅可以表征圆片级真空封装真空度,也可用于圆片级真空封装漏率的测试。采用MEMS体硅工艺和共晶圆片键合技术实现了微谐振器的圆片级真空封装,利用微谐振器阻尼特性建立了谐振器品质因数与真空度的对应关系,通过设计的激励电路实现了微谐振器品质因数的在片测试,对不同键合腔体真空度下封装的MEMS微谐振器进行测试,测试结果显示该微谐振器在高真空度0.1～8 Pa范围内品质因数与真空度有很好的对应关系。     

ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制

采用射频网络法分析了ZnO薄膜体声波谐振器的谐振特性,并考虑了介质声损耗对品质因数Q值的影响。采用硅体刻蚀工艺在硅基片上制备了以ZnO薄膜为压电膜的薄膜体声波谐振器,并对器件的性能进行了测试。将实验与理论分析结果进行对比,发现实验器件的谐振频率与理论值一致,但器件Q值却比理论值低,进一步的分析揭示了实际器件Q值偏低的原因。     

热激励硅谐振梁压力传感器开环测试系统设计

设计了一个开环测试系统,利用锁相放大器能够对微弱信号进行有效检测的特点,采用交流激励、二倍频拾振的方法,实现了对热激励硅谐振梁压力传感器谐振输出的微弱信号的检测。该测试系统能够快速测得传感器的幅频特性曲线;通过处理,得到传感器的压力-频率特性。整个测试过程由程序控制实现。     

电热激励微谐振器及谐振式传感器

硅微谐振式传感器具有灵敏度和分辨率高、准数字信号输出、抗干扰能力强的优点,在精确测量领域具有独特的优势。其中,电热激励/压敏电阻拾振的微谐振器与工业IC技术兼容,可将敏感元件与信号调理电路集成在一块芯片上构成功能强大的智能传感器。着重论述了电热激励/压敏电阻拾振的硅微谐振器的几种典型结构及其制造技术,并在此基础上阐述了以该谐振器为敏感元件开发的质量流量、气体、压力、温度和接近传感器等多种谐振式传感器。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性，提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构，并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出，采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度，有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性,提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构,并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出,采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度,有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

Temperature characteristics research of SOI pressure sensor based on asymmetric base region transistor

Based on the asymmetric base region transistor, a pressure sensor with temperature compensation circuit is proposed in this paper. The pressure sensitive structure of the proposed sensor is constructed by a C-type silicon cup and a Wheatstone bridge with four piezoresistors (R₁, R₂, R₃ and R₄) locating on the edge of a square silicon membrane. The chip was designed and fabricated on a silicon on insulator (SOI) wafer by micro electromechanical system (MEMS) technology and bipolar transistor process. When the supply voltage is 5.0 V, the corresponding temperature coefficient of the sensitivity (TCS) for the sensor before and after temperature compensation are -1862 and -1067 ppm/℃, respectively. Through varying the ratio of the base region resistances r₁ and r₂, the TCS for the sensor with the compensation circuit is -127 ppm/℃. It is possible to use this compensation circuit to improve the temperature characteristics of the pressure sensor.     

一种半岛型结构谐振梁压力传感器

提出了一种新型结构压力传感器 ,器件由上下两硅片键合而成 ,上硅片制作半岛型结构氮化硅谐振梁 ,下硅片制作矩形压力膜。应用有限元软件对器件结构及灵敏度进行了计算机模拟分析 ,器件利用MEMS技术研制并采用电热激励压阻拾振方式进行了测试。实验及理论模拟分析结果证实新型结构可以大大提高压力传感器灵敏度     

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。     

高灵敏度Si基纤毛式MEMS湍流传感器

为了满足湍流探测高灵敏度、高分辨率的要求,提出了一种新型纤毛微电子机械系统(MEMS)湍流传感器。基于MEMS技术制作了硅十字梁敏感受力结构,通过橡胶探头的受力振动传递水中的湍流信号,凭借传感器头部的导流罩来保证传感器的高分辨率探测。对MEMS湍流传感器进行理论和仿真分析,其一阶共振频率达到481.04 Hz。经过海洋环境模拟机测试实验,结果显示其在50 MPa压力下保持了完好的结构和良好的性能,验证了其水下的可靠性。在湍流实验平台进行测试,通过比较标定法得出其灵敏度为1.92×10^-4 V·m·s^2/kg,满足海洋湍流测试要求。     

RA码与网络编码的联合设计

针对现有编码技术存在的编译码系统结构复杂、网络传输性能稳定性差等问题,文中提出了一种RA码与网络编码的联合设计方法。RA码融合了Turbo码编码和LDPC码译码各自的优点,采用RA码的BP译码算法,通过将RA码的译码器加入到PNC的信息计算流程中,将基于RA码的信道编码与PNC进行结合。最后,在MATLAB平台上进行仿真,基于AWGN信道获取SNR/BER性能曲线图。仿真结果显示,该方案有效简化了系统结构,降低了系统的信噪比和延迟性,提高了传输性能的稳定性。     

基于探针形式的三维硅微力传感器

为满足三维微力测量的需求,以MEMS体硅压阻工艺技术为基础,研制了一种基于微探针形式,具有μN级三维微力测量和传感能力的半导体压阻式三维微力硅微集成传感器。传感器采用相互迟滞的4个单端固支硅悬臂梁,支撑中间的与微力学探针结合在一起的质量悬块的结构形式,在4mm×4mm的硅基半导体芯片上用MEMS体硅工艺集成而成。通过ANSYS数值仿真的方法分析了三维硅微力传感器结构的应力特点,解决了三维微力之间的相互干扰问题,并对传感器性能进行了测试。结果表明,其X、Z方向的线性灵敏度分别为0.1682、0.0106mV/μN,最大非线性度分别为0.19%FS和1.1%FS。该传感器具有高灵敏度、高可靠性、小体积、低成本等特点。     

集成硅微机械光压力传感器

介绍了一种新颖的集成硅微机械光压力传感器的结构、工作原理、制造工艺和实验结果。该传感器是利用半导体集成电路微细加工技术和各向异性腐蚀相结合的方法，将传输、获取信息的光波导，敏感弹性硅膜和光电探测器集成在一块三维硅基片上得到的。它具有灵敏度高、抗干扰能力强、自身无需电源、防爆、成本低和可靠性高等优点。     

自容式海洋压力测量系统设计

在海洋科学研究中,压力测量技术已经得到广泛应用。针对海洋科学研究领域对低功耗、高精度及宽温度范围的需求,系统描述了一个使用硅压力传感器的设计方案,并给出了一种硅压力传感器的温度补偿方法及其标定算法,实现了宽温度范围下硅压力传感器的高精度测量。     

MEMS硅梁谐振式传感器的研究

通过对硅梁谐振式传感器工作原理的研究,结合Intellisuite软件对硅微悬臂梁谐振器的振动特性进行了分析,设计了具有悬臂梁结构的电热激励/压阻拾振的谐振式传感器,这种传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高、准数字信号输出、成本低、与集成电路工艺兼容等优点。对研究制作过程中的关键工艺——各向异性腐蚀技术,尤其是对低温下的腐蚀工艺进行了实验研究,采用高低温相结合的湿法腐蚀工艺制作了微悬臂梁结构,通过实验分析了利用新型有机薄膜对各向异性腐蚀过程中的MEMS器件金属电极的保护效果,为实际生产和设计提供了参考依据。     

一种新型温湿敏集成传感器研制

研制成由硅温敏二极管和聚酸亚胺湿敏电容集成的温湿度传感器。介绍了它的工作原理、结构设计、制作工艺、测试结果以及为提高它的性能所作的一些研究。