温度对硅-蓝宝石压力传感器影响研究

针对硅-蓝宝石压力传感器在高温环境下测量精度较差的问题,以双层敏感膜片结构为基础,研究了温度对传感器的影响;通过对温度场及热应力的理论分析,证明了材料热膨胀系数不一致所产生的额外热应力,将引起测量误差;相应的ANSYS有限元仿真及实验也表明,温度效应对压力传感器的测试精度会产生较大的影响,且压力传感器的输出与温度值之间存在一定的规律。     

扩散硅谐振式压力传感器同频干扰的建模与消除

为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制.实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解决的一个主要问题.通过对采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器微结构进行分析,建立了传感器主要噪声来源同频干扰的等效电路模型,据此提出一种新的不对称双端激励解决方法.实验结果表明,该方法可有效地降低传感器的同频干扰,传感器的信噪比由1.53提高至35,为传感器闭环激励和检测提供了有效的手段.     

硅压阻式压力传感器温度系数 的在线实时补偿

在硅压阻式压力传感器与微机组成的数据采集系统中,利用软件编程很容易使传感器灵敏度及零位温度系数达到10~(-5)/℃数量级。文章分析了各种影响补偿精度的因素,除外部因素外,补偿精度受限于传感器本身的重复性及迟滞。此法简便易行,不需其他附加硬件的帮助。     

硅-蓝宝石高温大量程压力传感器设计

介绍了一种硅-蓝宝石高温大量程压力传感器的设计,提出了采用小直径C型膜片的一体化结构,通过合理排布力敏电阻条位置,能够制作出高精度大量程压力传感器.采用该设计研制出了量程分别为60MPa和100MPa压力传感器,其工作温度范围为-50～350℃;满量程输出≥100mV;精度优于0.1%;迟滞与重复性均优于0.05%FS.     

微型硅谐振式压力传感器的研制

利用微电子机械加工技术成功地研制出电热激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器。传感器的谐振器的品质因素Q值在真空中大于 10 0 0 0。采用特殊闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,压力测试范围 0～ 40 0kPa ,线性相关系数 0 .9999,测试精度优于 0 .1%FS。     

静电激励硅微机械谐振压力传感器设计

设计了一种静电激励/电容检测的硅微机械谐振压力传感器,采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器,利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作。为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了全新的桁架结构。针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点,在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施。同时基于该接口电路设计了开环测试系统,并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试。实验结果表明:其基础谐振频率为33.886 kHz,振动品质因数为1222;测量范围为表压0~280 kPa,非线性为0.018%FS,迟滞为0.176%FS,重复性为0.213%FS;在-20~60℃的温度范围内,谐振器的平均温度漂移为-0.037%/℃。     

扩散硅压力传感器性能优化研究

本文论述了实现扩散硅压力传感器性能优化的一些技术措施、设计原理和工艺技术.采用矩形双岛硅膜结构等新型微机械结构可提高灵敏度和精度并实现过压保护;通过改善工艺并进行表面钝化、改进封装工艺与结构等可改善稳定性;用恒压源及三极管补偿法和等效电阻最佳耦合法可对其灵敏度、零位温度系数进行补偿;采用各向异性腐蚀工艺技术可实现集成化生产.     

压力传感器芯片的低温玻璃封接技术

在硅杯背面制备过渡层,然后用低温玻璃焊料将压力传感器芯片与玻璃基座封接在一起,有效地降低了热应力。采用这种新工艺制造出的压力传感器,性能良好,封接强度达７ＭＰａ,提高了可靠性与稳定性。     

硅岛式微谐振压力传感器灵敏度分析与仿真

微谐振式压力传感器尺寸小、重量轻、精度高并具有效字输出,在航空航天等领域有着广阔的应用前景.然而由于微机械加工工艺的限制,复杂结构的制作存在很多困难,因而为实现高灵敏度压力测量,微谐振式压力传感器的结构设计就显得尤为重要,因此提出一种新型硅岛式谐振梁支撑结构,它利用硅薄膜作为典型的一次敏感元件,并在其上表面中央部位设计了两个硅岛凸起平台,用以固定硅谐振梁,并通过有限元软件ANSYS进行仿真.分析结果表明,在一定量程内,该结构能有效提高谐振梁内的应力放大倍数,进而提高微压力传感器的灵敏度.     

MEMS高g加速度传感器封装热应力的研究

封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在不同的贴片工艺中受到的热应力及影响热应力的因素。结果显示,在封装中,与直接贴片到管壳底部相比,MEMS高g加速度传感器芯片底面键合高硼硅玻璃后再贴片到管壳底部时,封装热应力可从135MPa降低到33MPa;在贴片工艺中,基板的热膨胀系数和贴片胶的弹性模量、热膨胀系数及厚度是影响封装热应力的主要因素;在健合工艺中,基板和键合温度主要影响到热应力的大小。     

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定土壤中有效硅

利用ICP-AES测定土壤中有效硅含量,经分析可得出ICP-AES测得的数据在精确度和准确度上均能满足实验的要求;说明ICP-AES可以作为一种快速、简捷的测试手段。     

硅加速度计系统设计技术

介绍了力平衡式硅加速度计的设计,勾画了MEMS产品的一般设计思路和方法,微结构与电子线路这两个相互依存的设计部分的有效结合保证了整个系统的最终性能与特性,因此,系统的考虑和兼顾的设计正是一个机电混合系统的设计准则。     

硅压力传感器版图的计算机辅助设计

介绍利用ＡｕｔｏＬｉｓｐ语言编程实现硅压力传感器版图自动生成的ＣＡＤ系统，并给出Ｃ型压阻式压力传感器版图的设计实例。     

Si热敏电阻的R-T特性与其结构间关系的研究

通过对Ｓｉ热敏电阻的Ｒ－Ｔ特性的测试和分析，得到了Ｒ－Ｔ特性与元件结构之间的一些有益的关系。     

硅微加速度传感器的现状及研究方向

综述了典型的硅微加速度传感器的原理，结构和特性，分析了硅微加速度传感器中的几项关键技术和研究方向。     

硅微电容传声器的防粘连结构

粘连是硅微电容传声器释放牺牲层过程中不容忽视的一个严重问题,大大降低了器件的成品率.在背板上制备微突出(bump)结构,可以较彻底阻止粘连现象发生,提高传声器的成品率.以往的防粘连微突出结构大都制备在上背板结构硅微电容传声器的背板上,它制备工艺简单,但是无法得到厚背板,形成“软“背板,影响传声器的性能.本文提出在下背板上制备防粘连微突出结构,因为其可以做的较厚,避免了软背板的缺点,这时利用氮化硅形成微突出,运用该法制备的硅微电容传声器有效的防止粘连现象发生.对该方案还可进行改进,利用重硼掺杂单晶硅形成微突出,该工艺流程重复性好.最终我们研制成具有防粘结构的硅微电容传声器.     

圆形振动膜硅微电容传声器

硅微传声器是一种用MEMS技术制造的、将声信号转换为电信号的声学传感器.该传声器只需五次光刻工艺即可制作完成,其灵敏度在偏置电压为9V时可达15mV/Pa左右,在100Hz～18kHz的范围内的频率响应也较平坦.     

硅微陀螺漂移数据滤波方法研究

针对硅微陀螺测量信号特点,建立其测量信号-阶差分后的AR(2)信号模型,得到了硅微陀螺测量系统的状态方程和输出方程,根据该模型,采用鲁棒性很强的H_∞滤波方法,可以将静态漂移测量信号的标准差提高了一个数量级,动态信号的信噪比提高了6 dB,大大提高了硅微陀螺的测量精度.H_∞滤波效果和实时性比小波变换要好.     

非晶硅微测辐射热计热学和光学分析

通过理论计算得到了桥腿长度和宽度与热导和桥面温升之间的线性关系,辐射功率和桥面温升之间的线性关系,并利用ANSYS软件对线性关系进行模拟验证.根据光学导纳矩阵法,利用MatLab软件模拟微测辐射热计对红外线的吸收率,结果表明微测辐射热计对8～13μm波段红外有很好的吸收率.分析结果为微测辐射热计的研制提供了可靠依据.