SOI特种高g值MEMS加速度计设计与分析

基于SOI技术,利用ICP体硅深加工,设计分析了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用三梁-扇形质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效的消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测量精度。论文建立了理论模型,并利用ANSYS软件对传感器进行模拟分析与验证,理论与模拟分析结论吻合较好。分析表明,加速度计在X轴向和Y轴向灵敏度分别为1.2μv/g和1.18μv/g;谐振频率分别为479kHz和475kHz。可实现对量程高达25万g加速度的测量。

EAST真空室内磁场模型的建立与验证

利用毕奥萨伐尔定律,通过对EAST内部等离子体电流的运动状态的研究,建立了EAST内部的磁场数学模型,并利用Matlab对实验数据的拟合分析,对模型进行了分析验证。通过误差分析,进而改进模型,研究表明改进后的模型与实验数据能较好吻合,误差较小。相关研究和结论对托卡马克真空室内磁场测量具有一定的指导意义,为进一步研究基于MEMS技术的超导托卡马克装置电磁测量诊断系统的微纳磁敏传感器奠定理论基础。

SOI高g值压阻式加速度传感器与工艺实现

基于SOI技术,利用电感耦合等离子体硅深加工,设计制备了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用扇形敏感质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效地消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测量精度。测试系统分析出加速度传感器的灵敏度是1.170μV/g。研究表明该加速度传感器可实现对量程高达25×104g加速度的测量。

单壁碳纳米管随机网络场效应晶体管

使用超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNT),利用匀胶机把分散获得的、含有SWCNT的悬浮液均匀旋涂于SiO2/Si基上,利用萌罩式电子束蒸发技术在碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源Au电极。该制备技术避免了碳纳米管器件更多的化学接触,有效确保碳纳米管的纯度。该碳纳米管场效应晶体管器件采用重掺杂Si作为背栅、SWCNT随机网络薄膜为导电沟道。在室温环境下利用Keithley-4200对器件性能进行了测试分析,器件开启电流约为1μA,峰值跨导为326nS。该方法制备的SWCNT随机网络场效应晶体管,具有工艺实现简单、器件性能稳定、重复性和一致性好等特点,并可以用于构建CNT逻辑电路。该技术对于研究低成本、大规模基于CNT的集成电路来说,具有较高的借鉴价值。

Z轴完全差分电容式加速度传感器设计分析

设计了一种Z轴完全差分电容式加速度传感器,交错梳齿、两组对称可动梳齿通过挠性梁连接在固定衬底上,对称布局使结构稳定并解决了X和Y轴向对Z轴向加速度检测的耦合干扰。对传感器在敏感方向加速度作用下的偏转特性进行分析,给出了相关理论模型并对其求解。对传感器在非敏感方向加速度作用下的扭转变形进行分析,计算该扭转对Z轴检测产生的干扰与结构之间的关系。通过结构的优化设计,使传感器在设计的量程范围内达到最佳检测效果。利用ANSYS进行模拟分析,得到该传感器的灵敏度为0.31 fF/g,验证了本设计分析的合理性、可行性和精确性。

基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器

设计了一种基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器,采用动态波长调谐原理。加速度传感单元由二氧化硅支撑梁与中心质量块组成,在质量块底部与衬底层硅基凹槽内,利用薄膜沉积技术制备分布式布拉格反射镜(DBR)构成F-P光学微腔。设计了新型折叠支撑梁和维持器件可靠性的限位块结构。研究给出质量块位移引起腔长变化,导致透射波长偏移的关系,结合S型支撑梁挠曲度与系统加速度的关系,得到加速度与透射波长的函数,其线性度大于99.99%。通过有限元仿真软件对结构参数进行设计与优化,由仿真结果得出设计的加速度传感器工作频率为510 Hz,测量范围为±5 g,得到加速度-波长灵敏度为54.8 nm/g,最高分辨率可达1 mg设计可应用于自主导航、重力测量与资源勘探等。

基于SOI硅片高g值加速度计的设计与分析

基于SOI硅片，设计了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元，采用三梁一扇形质量决平板内振动结构，与传统的平面外振动结构相比较，该结构具有较高的谐振频率与灵敏度。采用两两相对的单元布局方式，可有效的消除横向灵敏度的影响，提高结构的测量精度。建立理论模型并利用ANSYS软件对结构进行模拟分析与验证。分析表明，加速度计在X轴向、Y轴向灵敏度分别为1.2μv／g、1.18μv／g；谐振频率分别为479KHz、475KHz。可实现对量程高达25万g加速度的测量。

渐变悬浮电感参数化模型的仿真设计分析

针对目前片上电感无法同时提高品质因数和电感值的问题,设计了渐变悬浮电感参数化模型,研究了金属线宽及线圈间距的变化对电感性能的影响。进一步将其与双层电感模型相结合,利用HFSS软件仿真分析得到,双层渐变悬浮电感可兼顾磁场损耗、寄生电容、线圈互感等因素,同时大幅度提高品质因数和电感值,品质因数、电感值分别可达24. 66,118n H,较传统单层悬浮电感分别提高48%,436%。结果还表明上层线圈逆时针旋转0. 4°,其品质因数可提高4. 11%。