基于二维黑磷的微型隧穿式加速度计设计

针对硅等传统半导体材料随着器件尺寸减小出现的热效应、尺寸效应等现象,导致器件性能下降甚至失效,设计了一种基于二维黑磷的微型隧穿式加速度传感器。两个驱动电极位于硅衬底上表面和二维黑磷悬臂梁结构下表面,静电驱动控制隧道电极间距。为提高加速度计的灵敏度,在二维黑磷悬臂梁上增加金质量块结构。通过对敏感结构进行模态分析和静力学仿真,完成了其结构设计。经闭环Simulink模型仿真验证了结构的合理性,仿真结果表明传感器的灵敏度可达3.09 mV/g。

仿桥梁护舷式抗高过载加速度传感器设计

为了解决用于外弹道信息测量的MEMS加速度传感器无法承受弹丸发射过程中膛内的高过载,易产生器件损坏的问题,设计了一种具有抗高过载能力的低量程电容式加速度传感器。在传感器梁上应力较大、相对易受到撞击而产生断裂的端部位置设置了仿桥梁护舷式的防护台结构,该结构能以自身形变吸收部分撞击时的能量,从而减小传感器本身因撞击而产生的变形。有限元仿真结果表明:引入这种桥梁护舷式防护台的加速度传感器在30000g过载情况下受到的应力由引入前的994.88 MPa降低至70 MPa,因过载导致器件损伤断裂的可能性大幅降低,符合提高传感器抗过载能力的设计预期。