基于硅桥结构的MEMS磁场传感器

提出了一种基于硅桥结构的MEMS磁场传感器结构。其结构由制作在硅桥敏感膜表面的惠斯通电桥和在膜中间沾上铁磁体制成。当传感器处于磁场中时,铁磁体在外磁场中磁化产生磁力,磁力会使硅敏感膜弯曲从而引起压阻改变进而使惠斯通电桥产生电压输出以达到测量磁场的目的。文章通过有限元软件仿真对铁磁体的尺寸进行了优化。实验结果和理论结果较接近。实验测得该传感器最大灵敏度为48mV/T,分辨率为160μT,该传感器可以用来进行强磁场的测量。实验结果结果表明:传感器的重复性和动态响应时间分别约为0.66%和150ms。     

Modelling and Experiment of a Silicon Resonant Pressure Sensor

Modelling of a silicon resonator as a pressure sensor is presented. The resonator is electrothermally excited and the resonance frequency shift is detected by a piezoresistive thin film detector. Computer simulation using the commercial MEMS software tool IntelliSuite is compared with analytical model. Various design aspects, such as the pressure sensitivity, electrothermal heating of vibrating beam, influence of detection current and damping effect are investigated. Silicon resonator sensors have been fabricated and measured. The characteristics predicted by computer simulation has been confirmed by experimental results.     

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.     

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。     

硅热流量传感器的研究与发展

本文详细地介绍了硅热流量传感器的工作原理并对它进行了细致的分类,同时概括了其发展和应用情况,最后对其目前发展过程中一些尚待解决的问题及其未来的发展趋势进行了讨论。     

一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算

在传统径向电磁轴承中,由于各电磁铁之间磁路相通而使磁场存在相互耦合,这将影响转轴的控制精度和动态响应,为此,提出一种新型的磁铁结构,解决了磁路耦合问题,并缩短了磁路长度.此外,当转子旋转时,磁场极性变化将使转子中产生涡流,此涡流将改变电磁轴承气隙回路中的磁场.利用ANSYS有限元分析软件,以实验样机系统为例,进行了相应的分析和计算.结果表明,随着转速的增加,涡流场将向磁极的后缘和表面集中,电磁吸力减小,而磁阻力增加.实际应用中应尽量选择相对磁导率较大而电导率较小的转子材料.     

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.     

一种MEMS扭摆式强磁场测量传感器

提出了一种扭摆式结构的MEMS电容式强磁场传感器,采用洛伦兹力驱动,通过测量硅板扭摆导致的电容变化来检测外部磁场强度,测量磁场的量程设计在0.2T-2T之间。首先介绍了传感器的工作原理,然后对其进行仿真,分析其物理特性,建立了模型并且求解出各阶模态下的振动形式,得到传感器主振模态频率为28.26kHz。并模拟了受力过程中的形变量。最后介绍了其制造工艺流程,验证了传感器加工的可行性。     

阵列式脉象采集探头的设计

提出了一种用微机电系统技术(MEMS)应变传感器阵列探头客观细腻地采集人体脉象的新思路。探头采用直接腐蚀出电阻条的技术,具有工艺简单、成本低廉、电阻变化率高、工作可靠等优点。对设计进行了理论计算和优化,并用有限元分析软件ANSYS8.0进行了结构和电耦合场仿真,模拟悬臂梁端点位移对电阻变化的影响。当悬臂梁末端位移变化为50μm时,电阻变化率模拟结果为18.84%,与理论计算值19.67%符合得很好。     

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°.     

一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。     

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。     

MEMS固态风速风向传感器的设计与制作

风速风向参数的测量在气象测量中占有重要的地位。基于MEMS技术的固态风速风向传感器具有体积小、重量轻、成本低的优点。设计了两种基于MEMS工艺的固态测风传感器,即硅薄膜式测风传感器和硅悬梁式测风传感器,用流体力学原理对这两种风速风向传感器进行了理论分析及ANSYS CFD软件模拟仿真,得出了风速与挠度、剪切力的关系。用惠斯通电桥测量传感器输出信号,通过单个传感器的二次封装测量风向信号。制作出了硅悬梁式测风传感器,并进行了初步测试。     

MEMS固态风速风向传感器的设计与制作

风速风向参数的测量在气象测量中占有重要的地位。基于MEMS技术的固态风速风向传感器具有体积小、重量轻、成本低的优点。设计了两种基于MEMS工艺的固态测风传感器，即硅薄膜式测风传感器和硅悬梁式测风传感器，用流体力学原理对这两种风速风向传感器进行了理论分析及ANSYS CFD软件模拟仿真，得出了风速与挠度、剪切力的关系。用惠斯通电桥测量传感器输出信号，通过单个传感器的二次封装测量风向信号。制作出了硅悬梁式测风传感器，并进行了初步测试。     

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     

Micro FET pressure sensor manufactured using CMOS-MEMS technique

The fabrication of a micro field effect transistor (FET) pressure sensor using the commercial 0.35 μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process and a post-process has been investigated. The pressure sensor is composed of 16 sensing cells in parallel, and each sensing cell includes a suspended membrane and an NMOS. The suspended membrane is the movable gate of the NMOS. The pressure sensor needs a post-process to obtain the suspended membrane after the CMOS process. The post-process employs etchants to etch the sacrificial layers to release the suspended membrane, and then a low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) parylene is used to seal the etching holes in the pressure sensor. The pressure sensor produces a change in current when applying a pressure to the sensing cells. Experimental results show that the pressure sensor has a sensitivity of 0.022 μA/kPa in the pressure range of 0–500 kPa.     

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     

一种抗大过载微型加速度计研究

讨论了一种抗大过载(150000g)的微型加速度计，主要内容包括：阐述加速度计的工作原理；设计一种新型十字梁的器件结构，并对这种结构进行抗大过载的冲击实验，以验证这种新型的结构对于大过载冲击的可靠性；进而利用ANSYS对器件进行模态分析，找出结构上应变最大的位置，并对结构尺寸进行优化；提供一种可能的电路版图说明，并对加速度计的灵敏性进行理论分析；最后提供一种可行的加工工艺方法。