基于4H-SiC的开槽四梁式压阻式加速度计设计及仿真研究

基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于传统双端四梁结构输出灵敏度提升51.4%,固有频率仅下降14.2%,在ANSYS 600℃的稳态温度场环境下,传感器输入载荷与输出电压成线性关系,理论满量程输出为39.71 mV。

压阻式加速度计双端固支梁结构的设计与分析

介绍一种压阻式加速度计双端固支梁的结构,并建立其三维实体有限元模型。分析了在惯性载荷作用下的弹性梁的应力及应变,并对弹性结构进行了模态分析。讨论影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素,用有限元方法进行分析、模拟,以达到优化设计的目的。

基于压阻式加速度计的金属掩膜层图形化

干法刻蚀是压阻式加速度传感器制备中的关键工艺,金属掩膜层的图形化对刻蚀结果尤为重要。金属掩膜层图形化的效果影响着压敏电阻条的刻蚀效果,进而影响传感器性能。利用磁控溅射在Si和SiC衬底上分别溅射金属Al和Ni作为金属掩膜层,并对二者的图形化效果进行对比,同时借助激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)观察分析金属腐蚀速率、图形化后结构的形貌、线宽损失等参数。实验证明:对于小结构(线宽小于50μm)而言,金属Al由于致密性不好,图形化后的结构模糊不规则;金属Ni作为掩膜层图形化后的结构形貌清晰、形状规则、线宽损失小。

用MAX1457实现对硅压阻式加速度计的温度补偿

本文介绍了传感器信号处理器MAX1 4 57的主要功能及其用于对硅压阻式加速度计进行温度补偿的系统组成、补偿方法等。并通过实际补偿结果表明,利用MAX1 4 57对硅压阻式加速度计进行热零点漂移补偿和热灵敏度漂移补偿,有效提高了压阻式加速度计的温度稳定性。

基于SOI的低横向灵敏度压阻式加速度计的设计

提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电学性能分析。分析了影响频率和灵敏度的相关参数,对加速度计的结构参数进行了优化。设计了一套版图以及工艺加工方案,采用微电子机械系统(MEMS)标准工艺完成了加速度计的制备。最后进行精密离心机测试,结果表明该结构的加速度计具有较低的横轴灵敏度,其中X轴的横向灵敏度为0.078%,Y轴的横向灵敏度为0.002%,比较高的主轴灵敏度,Z轴灵敏度为0.64 mV/g。

基于4H-SiC的低横向灵敏度压阻式加速度计设计仿真研究

文中基于4H-SiC设计了一种开槽式低横向灵敏度压阻式加速度计,通过分析支撑梁位置及开槽尺寸对加速度计性能的影响确定了相关结构参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在600℃温度场中施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于已有的双端四梁结构X轴方向的横向灵敏度由3.3%降至2.6%,Y轴方向横向灵敏度由29.9%降至1.5%,传感器芯片在600℃高温环境下输入载荷与输出电压呈线性关系,100 g载荷下的理论输出电压为3.65 mV。

一种高量程压阻式加速度计的静态测试方法

介绍了一种简单而有效的天平方法来检测高量程微机械加速度传感器芯片的静态特性。设计了一种新结构,上面带有压敏电阻,用该方法测量到的静态特性和理论结果比较,两者基本一致,芯片的静态输出特性在测量限20000g(g为重力加速度)内呈直线,非线性为1%左右,灵敏度与理论值在20%的偏差内一致。由于其操作简单、低廉且有较高的分辨率,这种方法适合于平板型高量程压阻式加速度传感器芯片封装前进行抽样检测。

压阻加速度计的Au-Si共晶键合

通过将压阻加速度计上帽与结构片的键合 ( 36 5℃保温 10min) ,再进行下帽与结构片的键合 ( 380± 10℃保温2 0min) ,成功进行了三层键合 .测得的键合强度约为 2 30MPa.硅片 基体 /SiO2 /Cr/Au层和硅片之间键合时 ,SiO2 溶解而形成CrSi2 硅化物 .共晶反应因Cr层而被推迟 ,键合温度高出共晶温度 2 0℃左右 ,从而避免了由于Au元素向硅中扩入而造成的污染 ,进而避免可能造成的对集成微电子器件性能的影响 .试验还证明硅基体 SiO2 /Cr/Au/Poly Si/Au键合层结构设计模型也遵循这一键合过程中的原子扩散理论 .

用于高冲击检测硅基三轴集成压阻式MEMS加速度芯片的建模与仿真

主要讨论硅基单芯片集成的三轴压阻式MEMS加速度计芯片的建模与仿真。通过有限元软件ANSYS建立的结构模型可以较好的理解和分析所要设计的加速度芯片在承受任意不同轴向加速度所产生惯性力时的静态表现。利用有限元软件ANSYS我们详细分析了各个悬臂梁在承受不同轴向惯性力时的应力变化,确定出敏感电阻的位置。通过LS-DYNA软件对所设计的加速度计芯片进行了不同方向撞击刚性墙时的器件受力分析,分析结果表明所设计的结构在理论上是可行的。

一种新型压阻式加速度传感器的设计与加工

提出了一种新型的基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿纳米薄膜结构的压阻式加速度计结构,运用MATLAB软件对敏感结构参数进行了计算,并利用ANSYS软件对加速度计结构进行了静态和模态分析,首次采用空气桥和控制孔加工工艺对共振隧穿二极管和悬臂梁-质量块结构进行了加工,并对加工出来的加速度计结构进行了频响特性实验。

高gn值微加速度计的设计

设计了一种新型四梁压阻式MEMS高gn（gn=9．8m／s^2）值加速度计，其量程为0～150000gn，抗冲击200000gn，横向灵敏度小于6％。根据设计指标及强度条件对结构参数进行了优化设计，并进行应力分析、抗冲击分析、横向效应分析以及灵敏度分析。同时，利用有限元分析软件，对模型进行了静态应力分析和模态分析，给出了具体的分析结果，并与理论值加以比较，从而使该高gn值加速度计的结构分析和设计更加合理。

高g_n值悬臂梁式硅微加速度传感器的结构设计

针对高冲击加速度测量 ,分别就硅微加速度传感器等截面和变截面悬臂梁在不同结构尺寸下的应力状况及固有频率进行了有限元数值模拟 ;对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算 ,结果都说明了采用变截面悬臂梁结构 ,灵敏度可提高近 30 % ;对选择的变截面悬臂梁结构的加速度传感器其量程为 1 0 0 0 0gn,有足够的抗过载能力 ,且横向灵敏度足够小 .

封装残余应力对MEMS加速度计输出特性影响

针对微机械系统(MEMS)加速度计封装过程中引入的残余应力进行测量和分析。采用简支梁模型对有无残余应力下的传感器敏感结构进行挠度计算。最终使用拉曼光谱仪和霍普金森杆进行试验,验证了残余应力会降低加速度计的输出灵敏度,有效的封装能抵消部分芯片制作过程中的残余应力,提高传感器的灵敏度的结论。

具有横向加速度补偿功能的硅微型加速度计

本文介绍一种量程为100g的压阻式加速度计，用硅材料制作，适于批量生产。这种新型加速度计的工作原理与原有的加速度计有所不同，检测质量块由两端支承的挠性梁支撑，利用梁上8个电阻构成的桥路来检测加速度。这一新型设计，不仅增添了横向加速度补偿功能，而且带宽、灵敏度高。加速度灵敏度为20mV／V F．S．O．，谐振基波频率为3．65kHz，检测质量块重量为4．1mg。

动能贯穿混凝土多层靶标加速度信号失真修复

通过对动能贯穿混凝土多层靶标实验随弹加速度计实测的加速度信号失真情况分析,辨识出零点漂移误差是影响积分算法的最主要误差因素,灵敏度变化的影响相对较小。零点漂移误差可通过自由飞行段加速度计输出进行补偿。而灵敏度误差则可利用实测的入靶速度作为膛内加速过载段积分的速度参考值进行补偿。给出5种冲击加速度误差补偿方案。在对贯穿前零偏误差和传感器灵敏度误差同时进行补偿后,其解算结果最优。弹体刚性加速度的一次积分与二次积分分别与实测的出靶速度和实际位移保持较好的一致性,相对误差分别为-2.7%和0.2%。

增大跑速对着地时小腿峰值制动的影响

医务工作者常说:快跑有时会增大受伤的可能性。逻辑似乎就是这样:在快跑中骨胳肌的应力随之增大。本实验的目的就是测定跑速增加对每一步肌应力的影响。方法: 十名受过良好训练的短跑运动员在跑台上做下面四种不同跑速的测试:3.35,3.83,4.47,5.36m/s(8,7,6,5分/英里),所有受试者都已熟练掌握了跑台跑技术,并且在采集数据前,受试者先做一些四种跑速的练习。小腿制动的数据采集使用了Kulite微型压阻式加速度计。使用时。