基于梳齿间距偏差的硅微加速度计冲击与阶跃信号响应模型

源于概率统计理论,针对梳齿电容的微细加工偏差,给出了当各梳齿间距偏差在一定范围内独立且均匀分布时,单边电容和双边电容驱动的硅微加速度计冲击与阶跃信号响应物理模型.经过有限元仿真和Monte Carlo模拟验证,结果表明理论模型与仿真值之差小于10%.模型指出,当梳齿间距偏差由0变化到20%,加速度计在受到冲击与阶跃加速度信号作用时,其可靠工作范围将比无偏差理想情况下降10%~15%.该模型可望应用于实际有加工偏差的微加速度计可靠工作范围预先评估与设计.

基于梳齿间距偏差的微加速度计灵敏度模型

针对电容式微加速度计梳齿间距偏差所引起的灵敏度变化，基于高维数值积分与概率理论，并结合闭环微加速度计工作原理，导出了其灵敏度模型。当梳齿间距偏差分布在3．7～4．6μm区间，施加在固定电极上有效电压分别为2．3V、5．1V和8．3V时，其对应的灵敏度将处于120～195、55～85和32～51mV／g。范围。在相同条件下，对一批体硅玻璃键合结构的微加速度计进行了实验测量，其灵敏度分别落在119．3—179．9、53．8～81．1和33．0～49．8mV／g。区间。由此可见，该模型与实测值比较接近。模型指出了灵敏度与梳齿间距偏差的相互关系，从而可为微加速度计设计和工艺优化提供参考。