新型硅微機(jī)械諧振式加速度傳感器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、該文使用雙端固定音叉(DETF)作為諧振器,設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的硅微機(jī)械加速度傳感器.傳感器使用一個(gè)懸臂梁用于支撐質(zhì)量塊,兩個(gè)音叉分別布置在懸臂梁的兩側(cè),各自與懸臂梁相連接.硅片的側(cè)壁被直接用作激勵(lì)振動(dòng)的電容極板,通過靜電力激勵(lì)音叉臂在硅片平面內(nèi)側(cè)向振動(dòng).在音叉臂的合并處擴(kuò)散了壓敏電阻,用作檢測(cè)元件.這種使用兩個(gè)音叉的對(duì)稱布置可以給傳感器提供溫度補(bǔ)償.當(dāng)外加加速度時(shí),由質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力通過懸臂梁作用在音叉臂的軸向上,所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力使

2、音叉臂的固有振動(dòng)頻率發(fā)生改變.音叉臂上的壓敏電阻將檢測(cè)這一頻率變化,其輸出的結(jié)果就反映了加速度的情況.該傳感器將主要使用各向異性腐蝕技術(shù)和ICP深槽刻蝕方法制作在(100)表面的N型硅片上.文中給出了詳細(xì)的加工工藝流程和光刻版圖.硅-玻璃鍵合工藝將用于傳感器的封裝.該文使用有限元分析方法對(duì)傳感器的工作狀態(tài)進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明音叉的固有頻率大約為235.878kHz,當(dāng)外加30V的激勵(lì)電壓時(shí),音叉臂的靜態(tài)變形為0.05μm,傳感器的靈敏度