MEMS壓阻式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)分析與性能測試.pdf

1、針對易燃易爆惡劣環(huán)境，本課題設(shè)計并且制作了一種MEMS壓阻型濕度傳感器。論文著重對傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制作和性能測試進(jìn)行了研究。 本論文設(shè)計的壓阻式濕度傳感器的基本原理是在硅膜上旋涂一層濕度敏感薄膜聚酰亞胺，形成濕度敏感膜和硅膜雙層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)濕度改變時，由于濕度敏感膜吸濕膨脹系數(shù)和硅膜的不一樣使得復(fù)合膜結(jié)構(gòu)彎曲受到應(yīng)力作用，檢測出壓阻值隨應(yīng)力變化的情況，從而檢測出濕度的變化。此結(jié)構(gòu)特點是壓阻與濕敏膜聚酰亞胺是分開的，這就從

2、根本上阻止了吸濕部件與電子部件之間的耦合，因此能夠在易燃易爆惡劣環(huán)境下進(jìn)行測量。然后利用ANSYS軟件驗證了方形雙層膜結(jié)構(gòu)比四懸臂梁結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力更大，靈敏度更高，并且確定了膜的大小和壓阻的位置。 本論文改進(jìn)了壓阻結(jié)構(gòu)，在壓阻的拐彎處用Al引線代替濃硼摻雜，避免了拐彎處壓阻的負(fù)壓阻效應(yīng)，提高了傳感器的靈敏度。采用離子注入工藝制作壓阻，使得硼摻雜更加均勻，提高了壓阻的匹配度，提高了傳感器的性能。 最后針對本論文中設(shè)計和制作的

3、壓阻型濕度傳感器樣品搭建了測試系統(tǒng)，并且對傳感器性能進(jìn)行了測試，包括濕度量程、感濕靈敏度、回滯特性、溫漂、傳感器穩(wěn)定性。通過測試得到在20℃時，傳感器的靈敏度為0．236mV／％RH，而且傳感器有相同的感濕趨勢，濕度靈敏度基本一致。傳感器的最大濕滯約5％RH，在低濕部分脫濕比較慢，濕滯較大。傳感器長期穩(wěn)定性良好，24小時內(nèi)濕度變化小于1％RH。傳感器溫漂測試實驗表明不同的傳感器具有不同的溫漂曲線以及傳感器在不同濕度環(huán)境下它的溫漂特性曲線