硅基热电堆真空传感器的耦合场分析

摘要

利用商业化的1．2μm标准CMOS生产流水线，配合无掩模体硅各向异性腐蚀工艺，制造了一种热电堆型真空传感器，器件敏感部分尺寸为124um×100μm，由5层薄膜组成，最大厚度为3．2μm．采用一种简化方式对传感器建立有限元模型．新模型一方面忽略了气体对流和热辐射的传热作用，另一方面将各层介质和热电堆结构层分别进行了合并．模型具有简单的断面结构，网格划分容易，收敛速度快．运用ANSYS软件对模型进行了电一热、热一电耦合场分析，直接得到了1．5v加热电压驱动时不同压强下的热电堆输出电压，并与0．1～200Pa之间的测试结果进行比较，结果表明，采用简化建模方式的计算结果与测试结果之间的偏差小于6％．