寬量程微加速度傳感器的研制.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是面向21世紀(jì)的高新科技，涉及到電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，MEMS在21世紀(jì)將成為最重要、最活躍的研究領(lǐng)域之一。而微加速度計(jì)是微機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)很重要的方向，它廣泛應(yīng)用到慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)、生物醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、汽車工業(yè)、探礦測(cè)震、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化、玩具等領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)了一種以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的電容式力平衡硅微加速度傳感器，該傳感器主要采用SOI和硅-玻璃鍵合技術(shù)制作，形成了玻璃-

2、硅-玻璃的三明治結(jié)構(gòu)。該傳感器能滿足在大范圍內(nèi)加速度的變化測(cè)量。就此本文開展了以下主要研究工作： 1、分析幾種典型加速度傳感器的原理，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件及課題寬量程的特點(diǎn)，提出電容式力平衡硅微加速度傳感器。 2、對(duì)寬量程平衡式微加速度傳感器的工作原理進(jìn)行分析、研究，設(shè)計(jì)傳感器的結(jié)構(gòu)，建立了數(shù)學(xué)的模型，確定使系統(tǒng)穩(wěn)定必須滿足的條件，對(duì)系統(tǒng)安全必須滿足的條件進(jìn)行分析，根據(jù)提出的結(jié)構(gòu)，從理論上對(duì)懸臂梁的參數(shù)

3、進(jìn)行模擬分析選出合適的參數(shù)，并用Matlab和Ansys進(jìn)行仿真，驗(yàn)證所選參數(shù)的合理性，確定微加速度傳感器的結(jié)構(gòu)，并驗(yàn)證微加速度傳感器具有寬的工作量程。 3、研究硅單晶的晶向，對(duì)制作微加速度傳感器的氧化、光刻、擴(kuò)散、鍵合、腐蝕和等離子刻蝕等MEMS工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究。提出微加速度傳感器工藝的設(shè)計(jì)方案，畫出工藝流程圖、模版，并進(jìn)行制作，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和提出解決的方法。 4、完成了電容測(cè)試電路的研究。由于電容式微加速度