力熱電相互作用下壓阻式MEMS壓力傳感器的有限元模擬
發(fā)布時間：2021-07-25 01:03
隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能手機、集成電路等技術(shù)的高速發(fā)展,基于微機電系統(tǒng)技術(shù)的壓阻式MEMS壓力傳感器的使用越來越廣泛,而如何設(shè)計高性能高可靠性的壓力傳感器越來越受到人們的重視。因此研究影響壓阻式MEMS壓力傳感器性能的因素具有重要的意義。本文使用有限元分析軟件Free Fem++建立了壓阻式MEMS壓力傳感器的三維有限元模型,推導(dǎo)了壓力傳感器在多物理場作用時的有限元方程,研究了壓力傳感器在多物理場作用時的輸出規(guī)律,為設(shè)計高性能的壓阻式MEMS壓力傳感器提供了理論依據(jù),得到了以下結(jié)論:（1）綜合考慮彈性場、溫度場、電場作用時,壓阻式MEMS壓力傳感器的輸出電壓會隨著壓力傳感器彈性膜片厚度的增加而減小,隨著壓力傳感器摻雜電阻寬度的增加而減小,同時將壓力傳感器摻雜電阻布置在彈性膜片的邊緣位置時,壓力傳感器能獲得更大的輸出電壓。（2）壓阻式MEMS壓力傳感器隨著輸入的激勵電壓的增大,對測量壓力的變化越來越不敏感,這就會使得在大的輸入激勵電壓下,壓力傳感器在測量壓力時的準確性將會降低。（3）電場對壓阻式MEMS壓力傳感器的溫度場影響很大,壓力傳感器中的最高溫度隨著輸入電壓的增大而迅速升高;另外...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
惠斯頓電橋電路圖
1 2 3 4out inRU UR = 下，惠斯頓電橋四個電阻的初始阻值應(yīng)該保持一致片上時，電阻阻值保持不變，惠斯頓電橋的輸出電在彈性膜片上時，壓力傳感器的彈性膜片發(fā)生形變現(xiàn)正、負兩個應(yīng)變區(qū)。這時候壓力傳感器摻雜電阻化，從而使摻雜電阻的阻值發(fā)生變化，在惠斯頓電力成一定關(guān)系的電壓信號，這樣我們就利用惠斯頓力時，摻雜電阻阻值的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化得到測量的壓力大小，這就是壓阻式 MEMS 壓力傳壓力傳感器的原理阻式 MEMS 壓力傳感器的工作原理之前，我們先來 2-2 是人們采用集成電路工藝技術(shù)制作而成的壓力
圖 2-3 壓力傳感器的三維模型圖 2-3 為使用三維建模軟件 CATIA 建立的壓阻式 MEMS 壓力傳感器型。壓阻式 MEMS 壓力傳感器硅基底邊長為 1200μm，高度為 200的正四棱臺底部邊長為 600 ，上部邊長 450 ，上部邊長也就是的邊長，四棱臺高度由彈性膜片厚度決定
【參考文獻】：
期刊論文
[1]微型硅壓阻式壓力傳感器研制[J]. 王永洪,張明義,高強,王鵬. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(11)
[2]MEMS壓力傳感器介紹[J]. 馬奎,李大宗. 河北農(nóng)機. 2013(02)
[3]MEMS壓力傳感器原理及其應(yīng)用[J]. 曹樂,樊尚春,邢維巍. 計測技術(shù). 2012(S1)
[4]壓阻式壓力傳感器性能的研究[J]. 閻文靜,張鑒,高香梅. 傳感器世界. 2012(02)
[5]壓阻式壓力傳感器靈敏度與線性度的仿真方法[J]. 韓銳銳,張兆華,任天令,林惠旺,劉理天. 微納電子技術(shù). 2012(02)
[6]硅壓阻式傳感器的優(yōu)化分析[J]. 楊峻松,譚曉蘭,劉珍妮,張敏亮,王峰. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2011(03)
[7]一種新型電容式壓力傳感器的研究[J]. 李新娥,祖靜,馬鐵華,徐鵬. 兵工學(xué)報. 2011(04)
[8]用有限元仿真計算壓阻式MEMS壓力傳感器的輸出[J]. 孫小龍. 儀表技術(shù)與傳感器. 2010(08)
[9]傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化要素淺析[J]. 任紅軍,張小水,祁明鋒. 儀表技術(shù)與傳感器. 2009(S1)
[10]MEMS壓力傳感器及其應(yīng)用[J]. 顏重光. 電子產(chǎn)品世界. 2009(06)
碩士論文
[1]在焦耳熱和溫度場影響下微電子焊點連接中的彈性場計算[D]. 趙豹杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]壓電式MEMS壓力傳感器的設(shè)計與工藝研究[D]. 劉園園.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[3]MEMS壓阻式壓力傳感器技術(shù)研究[D]. 牛松杰.蘇州大學(xué) 2016
[4]硅壓阻式壓力傳感器的設(shè)計與實驗研究[D]. 龔雄輝.華中科技大學(xué) 2016
[5]一種大量程壓阻式壓力傳感器的設(shè)計[D]. 翁榕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]硅橋式壓阻壓力傳感器溫度補償電路的設(shè)計[D]. 石海星.西南交通大學(xué) 2012
[7]MEMS器件的可靠性研究與測試系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 詹林獻.廈門大學(xué) 2009
本文編號：3301790
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
惠斯頓電橋電路圖
1 2 3 4out inRU UR = 下，惠斯頓電橋四個電阻的初始阻值應(yīng)該保持一致片上時，電阻阻值保持不變，惠斯頓電橋的輸出電在彈性膜片上時，壓力傳感器的彈性膜片發(fā)生形變現(xiàn)正、負兩個應(yīng)變區(qū)。這時候壓力傳感器摻雜電阻化，從而使摻雜電阻的阻值發(fā)生變化，在惠斯頓電力成一定關(guān)系的電壓信號，這樣我們就利用惠斯頓力時，摻雜電阻阻值的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化得到測量的壓力大小，這就是壓阻式 MEMS 壓力傳壓力傳感器的原理阻式 MEMS 壓力傳感器的工作原理之前，我們先來 2-2 是人們采用集成電路工藝技術(shù)制作而成的壓力
圖 2-3 壓力傳感器的三維模型圖 2-3 為使用三維建模軟件 CATIA 建立的壓阻式 MEMS 壓力傳感器型。壓阻式 MEMS 壓力傳感器硅基底邊長為 1200μm，高度為 200的正四棱臺底部邊長為 600 ，上部邊長 450 ，上部邊長也就是的邊長，四棱臺高度由彈性膜片厚度決定
【參考文獻】：
期刊論文
[1]微型硅壓阻式壓力傳感器研制[J]. 王永洪,張明義,高強,王鵬. 傳感器與微系統(tǒng). 2017(11)
[2]MEMS壓力傳感器介紹[J]. 馬奎,李大宗. 河北農(nóng)機. 2013(02)
[3]MEMS壓力傳感器原理及其應(yīng)用[J]. 曹樂,樊尚春,邢維巍. 計測技術(shù). 2012(S1)
[4]壓阻式壓力傳感器性能的研究[J]. 閻文靜,張鑒,高香梅. 傳感器世界. 2012(02)
[5]壓阻式壓力傳感器靈敏度與線性度的仿真方法[J]. 韓銳銳,張兆華,任天令,林惠旺,劉理天. 微納電子技術(shù). 2012(02)
[6]硅壓阻式傳感器的優(yōu)化分析[J]. 楊峻松,譚曉蘭,劉珍妮,張敏亮,王峰. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2011(03)
[7]一種新型電容式壓力傳感器的研究[J]. 李新娥,祖靜,馬鐵華,徐鵬. 兵工學(xué)報. 2011(04)
[8]用有限元仿真計算壓阻式MEMS壓力傳感器的輸出[J]. 孫小龍. 儀表技術(shù)與傳感器. 2010(08)
[9]傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化要素淺析[J]. 任紅軍,張小水,祁明鋒. 儀表技術(shù)與傳感器. 2009(S1)
[10]MEMS壓力傳感器及其應(yīng)用[J]. 顏重光. 電子產(chǎn)品世界. 2009(06)
碩士論文
[1]在焦耳熱和溫度場影響下微電子焊點連接中的彈性場計算[D]. 趙豹杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]壓電式MEMS壓力傳感器的設(shè)計與工藝研究[D]. 劉園園.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[3]MEMS壓阻式壓力傳感器技術(shù)研究[D]. 牛松杰.蘇州大學(xué) 2016
[4]硅壓阻式壓力傳感器的設(shè)計與實驗研究[D]. 龔雄輝.華中科技大學(xué) 2016
[5]一種大量程壓阻式壓力傳感器的設(shè)計[D]. 翁榕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]硅橋式壓阻壓力傳感器溫度補償電路的設(shè)計[D]. 石海星.西南交通大學(xué) 2012
[7]MEMS器件的可靠性研究與測試系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 詹林獻.廈門大學(xué) 2009
本文編號：3301790
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3301790.html
最近更新
教材專著
