基于SOI岛膜结构的高温压力传感器北大核心

针对绝缘体上硅（SOI）压力传感器平模结构下压敏电阻所在区域应力跨度过大而导致的线性度降低问题,采用了岛膜结构改善敏感膜片表面的应力分布,使压敏电阻能够完全布置在应力集中区,从而提高传感器的灵敏度和线性度。使用有限元分析软件对岛膜结构进行力学性能分析,根据敏感膜片表面应力分布情况确定压敏电阻最优的位置分布,并完成敏感芯片的制备。对完成的敏感芯片进行封装并进行温度-压力的复合测试,测试结果表明在19~200℃、量程2 MPa范围内,该传感器有较高的灵敏度（0.055 mV/kPa）和线性度（0.995）。     

电容式绝对压力传感器的改进模型及温度特性分析

在传感器敏感膜模型的基础上对电容式绝对压力传感器提出了一种改进模型,考虑了由于温度的变化电容结构空腔中残余气体对传感器性能产生的影响.结果表明温度的改变会导致残余气体压力的改变,进而使传感器的测量产生一定的温度漂移,同时也降低了传感器的灵敏度;并由此计算了残余气体存在时,传感器测量值的温度漂移量以及灵敏度的温度系数.这对于工艺的改进以及后续电路的设计具有指导意义.     

多晶硅双岛压力传感器应力分布的模拟计算

本言语用有限单元法对双岛型多晶硅压力传感器的应力分布进行了计算机模拟,根据模拟计算的应力分布规律,优化多晶硅应变电阻的设计,弥补了多晶硅压阻系数低于单晶硅的缺点,研制出双岛结构多昌硅压力传感器,传感器具有高灵敏度和高的工作温度,计算分析结果与实验基本相符。     

电容式绝对压力传感器的改进模型及温度特性分析

在传感器敏感膜模型的基础上对电容式绝对压力传感器提出了一种改进模型,考虑了由于温度的变化电容结构空腔中残余气体对传感器性能产生的影响．结果表明温度的改变会导致残余气体压力的改变,进而使传感器的测量产生一定的温度漂移,同时也降低了传感器的灵敏度;并由此计算了残余气体存在时,传感器测量值的温度漂移量以及灵敏度的温度系数．这对于工艺的改进以及后续电路的设计具有指导意义．     

电容式压力传感器的厚膜集成化研究

本文采用厚膜传感技术研制电容式感压元件，并通过厚膜混合集成技术和工艺交叉将信号处理电路集成在感压元件上成为一体，进行电容式压力传感器的厚膜集成化研究。结果表明，研制成的新型厚膜电容式集成压力传感器，线性达到0．5％，迟滞小于0．5％，重复性好。具有受分布电容、寄生电容影响小，抗干扰能力强，精度高，抗过载、耐腐蚀等特点。     

圆平膜压阻式力传感器的线性度与灵敏度分析

对圆平膜压阻式力传感器的线性度与灵敏度进行了比较详细地刨析。并通过计算，并举大量数据，指出影响压力传感器的线性度与灵敏度的因素及提高压力传感器的线性度与灵敏度的有效途径。     

一种新型电容式压力传感器

提出了一种新的电容式压力传感器.传感器结构为由Al/SiO2/n-type Si等三层方形膜构成的固态电容.传感器采用pn结自停止腐蚀和粘结剂键合的方式制造,制造过程仅需三块掩模板.对不同边长传感器进行测试,在410～1010hPa的动态范围,边长为1000,1200和1400靘的压力传感器,相应灵敏度分别为1.8,2.3和3.6fF/hPa.边长为1500靘的传感器,其灵敏度为4.6fF/hPa,全程非线性度为6.4%,最大滞回误差为3.6%.分析结果表明介电常数变化是引起电容变化的主要原因.     

陶瓷质电容式压力传感器的研制

本试验采用增韧陶瓷试制成功了一种陶瓷质的电容式压力传感器，由于采用干式设计（无填充液），及厚膜电路ＳＭＴ技术和ＰＦＭ信号传输技术，其外型尺寸、灵敏度、稳定性、抗干扰能力等均大幅度改善，特别是其耐腐蚀、易安装，因此具有极大的推广应用价值。     

电容式MEMS压力传感器的优化设计

由于MEMS压力传感器的制作过程中存在着许多不可控因素,例如,制备环境、工艺误差、设备误差等,因此,整个MEMS压力传感器的稳健优化设计是极其重要的。本文对电容式MEMS压力传感器进行优化设计,以期为后续研究开发电容式MEMS压力传感器奠定必要的基础依据。     

一种新型岛膜压力传感器的研究与设计北大核心

设计了一种量程为180 kPa的新型岛膜结构MEMS压阻式压力传感器,通过ANSYS仿真软件,得出了在岛宽为500μm、岛厚为40μm、梁宽为200μm、敏感薄膜厚为15μm的情况下,该结构具有较好的线性度及灵敏度。提出了一种基于两层SOI硅-硅直接键合的工艺加工方法,能够精确控制敏感薄膜及岛的厚度,并且全硅结构器件能够避免键合残余应力,大大提高器件性能。采用了双惠斯登电桥电路减小传感器输出的温漂效应,并设计了该电路的压敏电阻连接图。最后对该压力传感器进行了测试,结果表明,其非线性为0.64%,精度为0.74%,满足现代工业应用要求。     

压阻式压力传感器灵敏度与线性度的仿真方法

灵敏度和线性度是压力传感器最重要的两个性能指标。为了制作出能够满足实际应用需求的压力传感器,必需探索出一种压力传感器灵敏度和线性度的有效仿真方法。提供了一种基于对压阻式压力传感器薄膜表面应力的有限元分析(FEA)和路径积分的仿真方法,从而实现了在满量程范围内不同压力值下对传感器电压输出值的精确估计,在此基础上对压力传感器的灵敏度和线性度进行了有效仿真。实验结果验证了该方法的精确性:传感器样品的灵敏度测试值为42.462～44.460 mV/MPa,与仿真值之间的相对误差控制在3.3%以下,同时得到非线性低于0.16%的良好线性度以满足应用需求。     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中 ,多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分。本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围 ,建立多晶硅膜的大变形模型 ,设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸。采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证 ,提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法 ,并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工 ,加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性     

A wearable and highly sensitive capacitive pressure sensor integrated a dual-layer dielectric layer of PDMS microcylinder array and PVDF electrospun fiber

Recently, high-performance flexible pressure sensors have received considerable attention because of their potential application in fitness tracking, human–machine interfaces, and artificial intelligence. Sensitivity is a key parameter that directly affects a sensor's performance; therefore, improving the sensitivity of sensors is a vital research topic. This study developed a dual-layer dielectric structure comprising a layer of electrospun fiber and an array of microcylinders and used it to fabricate a novel high-sensitivity capacitive pressure sensor. A simple, rapid, low-cost, and controllable microstructured method that did not require complex and expensive equipment was adopted. The proposed sensor can efficiently detect capacitance changes by analyzing changes in the fiber and microcylinder structure when compressed. It has high sensitivity of 0.6 kPa⁻¹, rapid response time of 25 ms, ultralow limit of detection of 0.065 Pa, and high durability and high reliability without any signal attenuation up to 10,000 load/unload cycles and up to 5000 bending/unbending cycles. Moreover, it yielded favorable results in real-time tests, such as pulse monitoring, acoustic tests, breathe monitoring, and body motion monitoring. Furthermore, experiments were conducted using a robotic arm, and the obtained results verify that the sensor has different capacitance responses to objects with different shapes, which is crucial for its future applications in smart machinery. Finally, the sensors were arranged as a 6 × 6 matrix, and they successfully displayed the pressure distribution in a plane. Thus, the contributions of the capacitance pressure sensor with a dual-layer dielectric structure in the field of high-performance pressure sensors were verified.     

金刚石膜压力传感器的优化设计（I）

探讨了一种新型金刚石膜压力传感器的优化设计方法，采用了计算机辅助设计，用数值计算中的有限元理论和ANSYS程序，模拟传感器承载金刚石膜的应力场分布，确定了掺硼金刚石压敏电阻条的尺寸、最佳位置和排列方式。结果证明，按该设计研制的金刚石膜压力传感器输出信号达到了较高灵敏度和较好的稳定性。     

光纤电场传感器的有限元分析

介绍了具有压电聚合物护套的光纤电场传感器的有限元分析 ,这种光纤电场传感器能响应 10 0 Hz至 5 0 MHz的频率。采用有限元分析可以预知低频段 (轴向非约束 ) 0 .0 19rad/(V· m )的相位偏移和在高频段 (轴向约束 ) 8.2× 10 - 4rad/(V· m)的相位偏移。当频率高于 7MHz时 ,光学响应主要是光纤和聚合物护套组合材料的径向谐振。模拟预测的谐振尖峰和合成理论推算出的谐振尖峰具有很好的一致性     

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     

一种新颖的高灵敏度光纤光栅压力传感器

提出一种双波纹管结构封装的高灵敏度光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器,从理论分析了该器件的传感机理。研究结果表明,该FBG压力传感器可实现0～1.2 KPa压力测量,灵敏度达到688.2 pm/kPa,线性拟合度达到0.9973,适用于液位小范围变化的高精度检测。     

电阻悬浮的MEMS热膜式气体流量传感器设计

设计了一种新型电阻悬浮结构的热膜式气体流量传感器,具有测量精度高、灵敏度好、抗压能力强、微加工工艺简单等特点。采用ANSYS软件对传感器芯片在不同流速下的温度场进行了有限元仿真,得出了上下游温差与流速的关系曲线。通过比较热膜电阻非悬浮与悬浮时的导热损失和压力分布,得到了将热膜电阻悬浮的流量传感器的性能要优于一般传感器的结论,其灵敏度为一般传感器的3.6倍。分析表明,传感器的响应时间仅为0.17 ms,比一般传感器快了好几倍;流速在0～0.5 m/s和0.5～2.5 m/s时,传感器输出信号都有较好的线性度,使其能够应用于小流量和大流量的测量当中;流道高度为150μm时,流量为0～2.7 L/h。根据工艺条件和仿真结果,确定了传感器芯片的结构尺寸和微加工工艺流程。     

M-Z型硅基ARROW压力传感器设计

分析了M Z型硅基ARROW压力传感器的结构设计参数 ,并用计算机软件ANSYS对如下参数进行有限元方法 (FEM )研究 ,模拟了硅弹性膜片应力分布 ,确定了弹性膜边缘是传感臂具有高灵敏度的理想位置 ,并据此计算出由光弹性效应引起传感臂相位变化及其与压力的之间线性关系     

射频仿真系统阵列结构设计综述

论述了射频仿真系统阵列结构的性能、工作环境、结构设计、尺寸计算以及球面阵结构的有限元力学分析计算,阐述了保证射频仿真系统阵列结构中单元位置精度的调整方法等关键技术。