扭摆式隧道加速度传感器研究

摘要

该文在第一章首先简要介绍了MEMS技术及其在各领域的应用,介绍了硅微加速度传感器的分类和特点,并提出了该设计的主要任务.第二章对隧道效应的基本原理作了理论上的分析和推导,描述隧道加速度传感器的工作原理,介绍了国外隧道加速度传感器的发展现状.第三阊 第二内容的基础上,首次提出了非对称扭摆式的隧道加速度传感器结构,建立了相应的力学模型,推导了传感器的性能参数并加以分析讨论,最后确定了传感器的结构尺寸.第四章根据非对称扭摆式的传感器结构制定了相应的加工工艺流程和版图,并进行了加工流水,封装制作了传感器样品,进行了参数验证.第五章设计了传感器的测量控制电路,对传感器进行了初步的测试,并对测试结果作出了分析.在该文最后的第六章和结束语中,对隧道加速度传感器发展前景作了展望,对该课题的非对称扭摆式隧道加速度传感器设计工作进行了总结.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 硅微电子机械系统及其应用

1.1.1硅微电子机械系统

1.1.2 MEMS的特点

1.1.3MEMS的制造工艺

1.1.4微电子机械系统的应用

1 2 硅微加速度传感器的分类及特点

1.3 本课题的主要工作

第二章 隧道加速度传感器的工作原理

2.1 加速度传感器的基本理论

2.1.1加速度传感器的力学基础

2.1.2加速度传感器的工作原理

2.2隧道加速度传感器

2.2.1隧道效应

2.2.2隧道加速度传感器的工作原理

2.2.3隧道加速度传感器的典型结构

2.2.4隧道加速度传感器的基本特点

2.3 隧道加速度传感器的研究现状

第三章 非对称扭摆式隧道加速度传感器的结构设计

3.1非对称扭摆式隧道加速度传感器的结构

3.2 非对称扭摆式隧道加速度传感器的力学模型

3.2.1挠性轴力学约束

3.2.2 静电力矩的推导

3.3 非对称扭摆式隧道加速度传感器的性能分析

3.3.1隧道电流变化量与硅尖位移的关系

3.3.2加速度测量范围和标度因数

3.3.3频率特性

3.4 隧道加速度传感器的制版尺寸

第四章 非对称扭摆式隧道加速度传感器工艺设计

4.1 工艺流程及版图

4.1.1工艺流程简介

4.1.2版图

4.2 关键工艺

4.2.1硅尖的腐蚀

4.2.2浓硼掺杂

4.2.3硅-玻璃静电键合

4.2.4硅片的浓硼自停止腐蚀

4.3 工艺流水结果

4.3.1样品照片

4.3.2样品尺寸测量及参数验算

4.4 工艺改进意见

第五章 非对称扭摆式隧道加速度传感器测试分析

5.1 力平衡式的工作原理

5.2 测控电路的设计及调试

5.2.1测控电路的总体结构

5.2.2测控电路的实现

5.3 隧道加速度传感器的测试分析

5.3.1传感器初步测试

5.3.2传感器噪声分析

第六章 展望

结束语

附录1 公式

附录2扭摆式隧道加速度传感器版图

附录3 工艺模拟程序及模拟结果

附录4测量控制电路图

附录5硕士研究生期间发表论文

参考文献

致谢