宽量程微加速度传感器的研制

论文题目: 宽量程微加速度传感器的研制

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 林忠华

导师: 冯勇建

关键词: 微加速度传感器,工艺,电路

文献来源: 厦门大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微机电系统(MEMS)是面向21世纪的高新科技,涉及到电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,MEMS在21世纪将成为最重要、最活跃的研究领域之一。而微加速度计是微机电系统的一个很重要的方向,它广泛应用到惯性导航和制导、生物医疗、农业、汽车工业、探矿测震、机器人、工业自动化、玩具等领域。本文设计了一种以MEMS技术为基础的电容式力平衡硅微加速度传感器,该传感器主要采用SOI和硅-玻璃键合技术制作,形成了玻璃-硅-玻璃的三明治结构。该传感器能满足在大范围内加速度的变化测量。就此本文开展了以下主要研究工作:1、分析几种典型加速度传感器的原理,并比较其优缺点,结合现有实验条件及课题宽量程的特点,提出电容式力平衡硅微加速度传感器。2、对宽量程平衡式微加速度传感器的工作原理进行分析、研究,设计传感器的结构,建立了数学的模型,确定使系统稳定必须满足的条件,对系统安全必须满足的条件进行分析,根据提出的结构,从理论上对悬臂梁的参数进行模拟分析选出合适的参数,并用Matlab和Ansys进行仿真,验证所选参数的合理性,确定微加速度传感器的结构,并验证微加速度传感器具有宽的工作量程。3、研究硅单晶的晶向,对制作微加速度传感器的氧化、光刻、扩散、键合、腐蚀和等离子刻蚀等MEMS工艺进行了详细研究。提出微加速度传感器工艺的设计方案,画出工艺流程图、模版,并进行制作,对出现的问题进行分析和提出解决的方法。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 MEMS 产生背景和特点

1.2 MEMS 研究内容

1.3 MEMS 应用

1.4 硅微加速度传感器现状及分析

1.5 本论文主要研究工作

第二章宽量程微加速度传感器理论基础

2.1 微加速度传感器

2.2 方案选择

2.3 工作原理

2.4 数学模型

2.5 结构安全性分析

2.6 小结

第三章宽量程微加速度传感器数值分析

3.1 受力分析

3.2 振态分析

3.3 有限元分析

3.4 小结

第四章宽量程微加速度传感器 MEMS 工艺

4.1 晶面特性研究

4.2 主要工艺及工艺条件

4.3 版图设计

4.4 小结

第五章宽量程微加速度传感器制作

5.1 工艺设计及制作流程

5.2 主要问题与解决办法

5.3 小结

第六章测试电路分析与设计

6.1 电容测试电路简介

6.2 前置放大器

6.3 相关双采样电路

6.4 增量调制器

6.5 电容—电压转换器

6.6 小结

第七章结论

附录

参考文献

硕士期间发表学术论文

致谢

发布时间: 2006-12-11

参考文献

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宽量程微加速度传感器的研制

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