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双向高过载硅基差压敏感元件的研制
1
作者 杜立群 李奥奇 +3 位作者 李蒙 杨晓臣 孟祥悦 邱汇烽 《光学精密工程》 北大核心 2025年第2期209-219,共11页
为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅... 为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅膜结构和玻璃基底的方形凹槽形成的错位结构进一步降低了最大应力。首先,通过有限元软件分析了双向高过载硅基差压敏感元件的应力分布、敏感元件的满量程输出及最大应力。其次,分析了结构尺寸与爆破压力的关系,采用尺寸优化求解出最大爆破压力下的结构尺寸。最后,通过MEMS硅工艺制作了具有双向高过载的硅基差压敏感元件。压力测试结果表明:制得的双向高过载硅基差压敏感元件的爆破压力为8.5倍量程,与传统C型膜结构差压敏感元件(爆破压力6.5倍量程)相比,过载能力提高了30.7%。实验结果证明梁-群岛错位膜结构可以有效提高差压敏感元件的双向过载能力。 展开更多
关键词 MEMS 差压敏感元件 有限元 尺寸优化 过载能力
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基于双端口记忆元件的LCL滤波优化及应用
2
作者 张伟 刘立群 《现代电子技术》 北大核心 2025年第12期19-26,共8页
为提升光伏并网逆变系统的电能质量,提出一种基于双端口记忆元件的LCL滤波器。传统的LCL滤波器通过电容串联电阻实现无源阻尼控制,虽然可以抑制谐振频率处的谐振尖峰,但可能削弱高频滤波效果,导致并网电流不符合要求。所提方法采用记忆... 为提升光伏并网逆变系统的电能质量,提出一种基于双端口记忆元件的LCL滤波器。传统的LCL滤波器通过电容串联电阻实现无源阻尼控制,虽然可以抑制谐振频率处的谐振尖峰,但可能削弱高频滤波效果,导致并网电流不符合要求。所提方法采用记忆元件替代传统LCL滤波器中的部分元件,这些记忆元件具有非易失性、低功耗、纳米结构和扩展性强等特点,能够通过输入反馈电流控制滤波器参数的非线性动态调整,从而在最小化纹波电流、最大化谐波衰减和降低功率损耗方面表现出显著优势。通过Matlab/Simulink仿真模型对所设计方法进行验证,结果表明,该方法在抑制谐振尖峰和减少谐波含量方面显著优于传统方法,证明了记忆元件在提升三相光伏并网逆变系统电能质量方面的潜力和有效性。 展开更多
关键词 记忆元件 LCL滤波器 谐振抑制 无源阻尼策略 反馈电流 效率优化
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MEMS悬空结构上纳米材料的EHD打印工艺优化研究
3
作者 林鑫烨 刘亚东 +3 位作者 姚冠宇 吴昊 唐祯安 余隽 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期14-19,共6页
电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水... 电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水受力分析,研究了微滴和锥射流2种稳定的EHD打印模式的形成过程,通过将悬空的MEMS桥式结构纳入EHD打印仿真模型中,分析了MEMS悬空结构对EHD打印效果的影响。根据研究结果优化打印工艺参数,实现了SnO 2纳米气敏材料在微热板阵列上的批量化EHD打印,打印稳定性好,纳米材料分布均匀。 展开更多
关键词 电流体动力学打印 纳米材料 微机电系统 悬空结构 有限元仿真
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一种基于双向热膨胀流的MEMS陀螺研究
4
作者 马炫霖 朴林华 刘珺宇 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期32-39,共8页
提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需... 提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需对所设计的陀螺结构进行优化设计。首先,需借助COMSOL Multiphysics仿真软件,针对敏感元件的位置分布、摆放方式以及单、双向热膨胀流等因素对灵敏度的影响展开深入探究。通过系统性的仿真分析,明确最优的敏感元件摆放位置范围,确定平行摆放方式为最佳选择。其次,从理论与仿真结果两方面论证,双向热膨胀流能够实现更高的输出灵敏度,并且在抑制耦合方面表现更为出色。最后基于以上研究,对该MEMS陀螺进行流片制备,并所对制作的基于双向热膨胀流的MEMS陀螺进行性能测试并分析陀螺的不足。测试结果表明,在加热器的驱动信号为2.5 V、50%占空比、10 Hz方波的情况下,该陀螺能够在±600°/s范围内检测角速率,灵敏度为3.04 mV/(°·s^(-1)),非线性度为7.09%。实验结果与数值模拟相符,该陀螺具有灵敏度高、抑制交叉耦合和工艺简单等特点,可用于电子设备、航天和医学仪器等领域。 展开更多
关键词 热膨胀流陀螺 有限元分析 MEMS工艺 无掩膜光刻
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一种抗过载全硅谐振环式微机电陀螺设计和测试
5
作者 王健 岳亚洲 +3 位作者 李文宏 张彧哲 吕平太雷 宋家玮 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第8期820-825,共6页
设计并实现一款抗过载的全硅圆片级真空封装多环谐振式MEMS陀螺(DRG),采用体硅加工工艺,结构包括硅通孔(TSV)层,中间结构层和电互连绝缘体上硅薄膜(SOI)盖板层。为了降低陀螺热机械噪声和寄生模态耦合影响,中间(111)硅片结构层厚度选择... 设计并实现一款抗过载的全硅圆片级真空封装多环谐振式MEMS陀螺(DRG),采用体硅加工工艺,结构包括硅通孔(TSV)层,中间结构层和电互连绝缘体上硅薄膜(SOI)盖板层。为了降低陀螺热机械噪声和寄生模态耦合影响,中间(111)硅片结构层厚度选择270μm。环内和环外均布置电极方便进行模态驱动、检测和调谐控制。有限元仿真显示其具有良好抗冲击性能,面内方向可承受4.5×10^(4)g加速度冲击,面外方向可承受6×10~4g加速度冲击。测得谐振频率约14.6 kHz,加工频率裂解7.4 Hz,幅值衰减法测得驱动模态和检测模态品质因数约4.3×10^(4)。模态匹配下测得陀螺零偏不稳定性1.85(o)/h,角度随机游走(ARW)为0.051(o)/h。通过提高谐振环厚度的方法提高DRG陀螺有效质量,降低陀螺角度随机游走噪声和寄生模态耦合,同时器件具有优异的抗过载能力,为实现高精度抗过载DRG陀螺提供一种可行方法。 展开更多
关键词 多环谐振式MEMS陀螺 抗过载 有限元仿真
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耐高温MEMS加速度计设计及温度特性优化
6
作者 陈鹏旭 任臣 +3 位作者 杨拥军 王宁 陈琳 李明昊 《电子与封装》 2025年第11期27-33,共7页
利用高温SOI ASIC制造工艺和微机电系统(MEMS)技术,研制了更宽温区(-55~225℃)的耐高温MEMS加速度计,拓宽了MEMS加速度计的使用范围。并对高温环境下的MEMS加速度计的温度特性进行研究。影响加速度计零偏温度系数的主要因素是应力,在应... 利用高温SOI ASIC制造工艺和微机电系统(MEMS)技术,研制了更宽温区(-55~225℃)的耐高温MEMS加速度计,拓宽了MEMS加速度计的使用范围。并对高温环境下的MEMS加速度计的温度特性进行研究。影响加速度计零偏温度系数的主要因素是应力,在应力过大的情况下,MEMS加速度计的结构会发生形变,导致零位偏移、温度漂移过大。基于有限元分析,从高温加速度计封装入手,通过优化封装应力,提高MEMS加速度计的温度性能,将全温零偏变化量减小至0.0025g以内。加速度计量程达到了±50g,满量程线性度优于0.3%,可以满足航空航天、石油钻井等各种复杂高温环境的应用要求。 展开更多
关键词 MEMS加速度计 封装优化 有限元分析
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某MEMS垂直探针在针测行程作用下的屈曲力学行为研究 被引量：1
7
作者 秦林肖 《电子与封装》 2025年第6期17-23,共7页
探针卡作为一种测试接口,是连接芯片和测试机的媒介,而其中晶圆测试中所用的探针是测试机与晶圆上被测芯片之间进行通信的重要功能部件。基于某规格MEMS垂直探针,采用有限元分析软件,对比分析5根与所配合装配的探针卡上下盖板的初始接... 探针卡作为一种测试接口,是连接芯片和测试机的媒介,而其中晶圆测试中所用的探针是测试机与晶圆上被测芯片之间进行通信的重要功能部件。基于某规格MEMS垂直探针,采用有限元分析软件,对比分析5根与所配合装配的探针卡上下盖板的初始接触状态不同的探针在同样的针测行程作用下各自的关键力学性能。基于屈曲理论,采用拟合方法推导探针平衡接触力与所加载针测行程间的函数关系式。 展开更多
关键词 探针卡 MEMS垂直探针 有限元分析 针测行程 平衡接触力
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MEMS气体传感器微加热板结构仿真及性能分析
8
作者 李清宇 李振东 +3 位作者 赵龙 何怡 杜海英 王敬 《大连民族大学学报》 2025年第5期408-413,共6页
为解决MEMS气体传感器微热板存在的热稳定性不足、机械应力集中及功耗较高等问题,采用有限元分析方法对微热板结构进行多物理场仿真优化。通过设计平板型和悬浮型两种结构模型,对比分析不同支撑层厚度、支撑梁宽度及加热电极厚度的热-... 为解决MEMS气体传感器微热板存在的热稳定性不足、机械应力集中及功耗较高等问题,采用有限元分析方法对微热板结构进行多物理场仿真优化。通过设计平板型和悬浮型两种结构模型,对比分析不同支撑层厚度、支撑梁宽度及加热电极厚度的热-力耦合特性,并结合蜿蜒形、螺旋形和圆形电极的温度分布与机械性能,筛选出悬浮型结构搭配蜿蜒形电极的最优方案。仿真结果表明,悬浮型结构在350℃工况下热损失降低40%,支撑层厚度2μm及支撑梁宽度15μm时,器件功耗仅为1.08 mW,应力与位移分别减少至960 MPa和0.53μm。通过结构参数协同优化,实现了微热板热稳定性与机械性能的显著提升,为低功耗、高可靠性MEMS气体传感器设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 气体传感器 微热板 MEMS传感器 有限元分析
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基于差分进化算法的高性能环形陀螺仪结构设计与优化
9
作者 葛啸 陈旭辉 +1 位作者 丁徐锴 李宏生 《航空科学技术》 2025年第7期104-112,共9页
微机械环形陀螺作为一种具备导航级应用前景的角速度传感器,其性能与结构形态及几何参数密切关联。然而,环形谐振子动力学模型高度复杂,目前尚无系统化的设计准则。同时,受制于有限的器件面积和工艺精度约束,检测灵敏度的大幅提升成为... 微机械环形陀螺作为一种具备导航级应用前景的角速度传感器,其性能与结构形态及几何参数密切关联。然而,环形谐振子动力学模型高度复杂,目前尚无系统化的设计准则。同时,受制于有限的器件面积和工艺精度约束,检测灵敏度的大幅提升成为亟待突破的技术瓶颈。本文提出一种具有高检测灵敏度与环境适应性的微机械环陀螺结构,并基于其几何模型推导了陀螺的灵敏度表达式。依托某联合仿真平台,采用改进的差分进化算法,对环形陀螺的结构参数进行了优化。以最大化环陀螺的检测灵敏度为目标,结合了不可行解处理机制以应对陀螺对环境适应性与工艺可行性的要求。结果表明,优化后的环陀螺结构不仅满足了既定的工艺要求,还展现出了出色的抗冲击能力。更重要的是,与初始方案相比,其检测灵敏度提升了3~9倍。该方法充分发掘了环形陀螺的力学性能潜力。 展开更多
关键词 微电子机械系统 环形陀螺仪 结构优化 差分进化 有限元方法
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MEMS传感器在桥梁挠度测量中的应用研究
10
作者 张建明 《价值工程》 2025年第9期109-111,共3页
桥梁变形监测是桥梁结构健康监测中的重要内容,研究低成本、具备人工智能技术监测桥梁变形意义重大。将桥梁简化为简支梁,基于有限元理论进行变形分析,合理布设MEMS倾角传感器,利用三次样条插值方法拟合桥梁挠度曲线,通过有限元计算和... 桥梁变形监测是桥梁结构健康监测中的重要内容,研究低成本、具备人工智能技术监测桥梁变形意义重大。将桥梁简化为简支梁,基于有限元理论进行变形分析,合理布设MEMS倾角传感器,利用三次样条插值方法拟合桥梁挠度曲线,通过有限元计算和简支梁荷载试验验证MEMS倾角传感器测量计算挠度曲线方法的适用性和准确性。 展开更多
关键词 MEMS倾角传感器 有限元 三次样条插值 挠度曲线
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基于硅基的MEMS惯性开关设计与仿真
11
作者 卢晓曼 王瑞 +2 位作者 雷程 余建刚 梁庭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期52-57,共6页
为了降低压膜气体阻尼对惯性开关响应时间的影响,基于硅基设计了一种MEMS惯性开关传感器,通过分析传感器悬臂梁尺寸对传感器最大位移及固有频率的影响和不同尺寸固支结构在100 g载荷的作用下的变形量,确定了惯性开关传感器的具体结构尺... 为了降低压膜气体阻尼对惯性开关响应时间的影响,基于硅基设计了一种MEMS惯性开关传感器,通过分析传感器悬臂梁尺寸对传感器最大位移及固有频率的影响和不同尺寸固支结构在100 g载荷的作用下的变形量,确定了惯性开关传感器的具体结构尺寸,悬臂梁的尺寸为1000μm×200μm×40μm,固支结构的宽度为600μm。通过3层键合抽真空工艺降低环境气压,通过COMSOL仿真分析环境气压对开关响应时间的影响,确定随着环境气压减小,开关响应时间减小,结合工艺参数,确定环境气压为50 Pa,仿真分析响应时间为154.4μs,相较于大气压响应时间降低了8.4%。 展开更多
关键词 MEMS惯性开关 3层键合 压膜气体阻尼 COMSOL有限元仿真 响应时间
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高性能横向轴硅微陀螺仪研究
12
作者 张志勇 杨拥军 任臣 《微纳电子技术》 2025年第9期81-88,共8页
设计并制备了一种高性能横向轴硅微陀螺仪。阐述了横向轴硅微陀螺仪的研究现状及性能较差的原因。在此基础上,采用全封闭式驱动框架结构和四质量块全差分电容检测结构对陀螺仪敏感结构进行了优化,通过抑制正交误差、提高驱动能力、提升... 设计并制备了一种高性能横向轴硅微陀螺仪。阐述了横向轴硅微陀螺仪的研究现状及性能较差的原因。在此基础上,采用全封闭式驱动框架结构和四质量块全差分电容检测结构对陀螺仪敏感结构进行了优化,通过抑制正交误差、提高驱动能力、提升检测灵敏度、提高工作模态频率并隔离干扰模态频率,显著提升了陀螺仪的整体性能和环境适应性。采用表面硅微机械加工技术完成了陀螺仪芯片加工,利用无引脚芯片载体(LCC)实现了陀螺仪的气密封装。封装后陀螺仪整体尺寸为5.0 mm×5.0 mm×1.8 mm,功耗约为22 mW。测试了陀螺仪典型性能参数,陀螺仪量程达到±300°/s,零偏不稳定性为0.55°/h,角度随机游走为0.07°/h,能够满足大部分工程应用需求。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 振动式陀螺仪 四质量块 全差分电容检测 有限元仿真
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石英MEMS陀螺检测电极分布参数优化 被引量：2
13
作者 李雪峰 甘罗 周琦 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期592-597,共6页
针对石英微机电系统(MEMS)陀螺检测电极输出感应电压较低问题,通过优化检测电极分布参数,提升其机械灵敏度。首先,分析检测电极分布参数对陀螺输出感应电荷的影响,确定优化方案的控制参数和目标函数。其次,基于有限元方法(FEM)构建三种... 针对石英微机电系统(MEMS)陀螺检测电极输出感应电压较低问题,通过优化检测电极分布参数,提升其机械灵敏度。首先,分析检测电极分布参数对陀螺输出感应电荷的影响,确定优化方案的控制参数和目标函数。其次,基于有限元方法(FEM)构建三种石英MEMS陀螺的机电耦合模型。最后,使用内尔德-米德(NM)算法优化检测电极分布参数。实验结果表明,优化后的检测电极分布参数更加合理,石英MEMS陀螺的机械灵敏度在传统的双端式和梳齿式音叉结构上分别提升了3.06和1.53倍,在基于剪应力检测的结构上提升了39.37倍,验证了优化检测电极分布参数可以提升石英MEMS陀螺机械灵敏度。 展开更多
关键词 石英MEMS陀螺 检测电极优化 有限元方法 内尔德-米德算法 机械灵敏度
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MEMS压阻式压力传感器梁−膜−三岛膜结构设计与优化 被引量：1
14
作者 郭威 李辉 +5 位作者 罗登玲 刘细辉 邹力 李绍荣 郭小伟 唐普英 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期852-861,共10页
传统的压阻式压力传感器虽然灵敏度高但非线性度也高。针对该问题,设计了一种以敏感膜片为梁−膜−三岛结构的新型压阻式压力传感器,通过在敏感膜片上设计3个方岛结构来提高传感器的线性度和抗过载能力;同时,利用敏感膜片上设计的短窄梁... 传统的压阻式压力传感器虽然灵敏度高但非线性度也高。针对该问题,设计了一种以敏感膜片为梁−膜−三岛结构的新型压阻式压力传感器,通过在敏感膜片上设计3个方岛结构来提高传感器的线性度和抗过载能力;同时,利用敏感膜片上设计的短窄梁结构形成应力集中区,保证压力传感器的高灵敏度。对结构进行仿真分析,建立压力膜尺寸参数与力学性能之间的数学模型,对数学模型参数进行了分析、拟合和求解,最后求解非线性约束条件下的极值,完成尺寸优化,传感器性能得到提升。结果表明:在保证传感器低非线性度的条件下,提高了压力传感器的灵敏度,具有良好的力学性能。 展开更多
关键词 MEMS 压力传感器 有限元仿真 设计与优化
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有限元仿真优化布局解决金金键合局域化问题
15
作者 张丹青 韩易 +2 位作者 商庆杰 宋洁晶 杨志 《电子与封装》 2024年第4期8-13,共6页
晶圆金金键合技术在集成电路封装、微机电系统(MEMS)器件制造、CMOS图像传感器制作及LED制造等行业中被广泛应用。在MEMS环形器的制造过程中,由于金金键合的压力分布不均匀,导致其键合有效区域仅限于键合区域的边缘位置,即存在键合局域... 晶圆金金键合技术在集成电路封装、微机电系统(MEMS)器件制造、CMOS图像传感器制作及LED制造等行业中被广泛应用。在MEMS环形器的制造过程中,由于金金键合的压力分布不均匀,导致其键合有效区域仅限于键合区域的边缘位置,即存在键合局域化问题,因此器件的整体可靠性较差。结合有限元力学仿真和金金键合实验,优化了键合点的分布,确保键合压力分布更加均匀。将有效键合面积从20%提升到77%,单颗芯片的平均剪切力从41.5 N增大到80.3 N,有效提升了MEMS环形器的可靠性。 展开更多
关键词 封装技术 金金键合 MEMS环形器 有限元仿真
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电磁MEMS-VCSELs微结构的仿真与分析 被引量：1
16
作者 廖启超 孙涛 +2 位作者 姜楠 关宝璐 何凯旋 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第12期155-159,164,共6页
提出了一种电磁驱动式VCSELs阵列与MEMS微镜集成化的MEMS-VCSELs微结构,给出了圆角矩形线圈的布线规则,并利用格林定理求解等温线性雷诺方程后,建立了带有金属线圈和VCSELs的活动平板的转动惯量、阻尼系数等参量的理论模型。使用Auto CA... 提出了一种电磁驱动式VCSELs阵列与MEMS微镜集成化的MEMS-VCSELs微结构,给出了圆角矩形线圈的布线规则,并利用格林定理求解等温线性雷诺方程后,建立了带有金属线圈和VCSELs的活动平板的转动惯量、阻尼系数等参量的理论模型。使用Auto CAD及COMSOL软件搭建了有限元模型,考虑了微结构各模块的组合特性以及磁力矩的效用特性。通过添加材料固体力学相关要素进行了稳态和频域下的状态模拟,探究了微结构的静态扭转、谐振模态、谐响应以及扭转应力等扭转特性。结果表明:边界载荷作用下微结构的最大静态机械扭转角度达到3.02°;在一阶模态作为工作模态时,其谐振频率为1.313 kHz,谐振状态机械扭转角度可达42°,并与其余临近高阶模态相对独立。通过提取静态和谐振态下扭转梁表面中心线的应力分布,其最大应力值小于硅基直扭转梁的安全应力,微结构可靠性良好。 展开更多
关键词 MEMS-垂直腔面微结构 MEMS微镜 激光雷达 有限元仿真
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MEMS微热板结构设计与仿真 被引量：3
17
作者 王玫 王旭丹 姜利英 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期100-104,共5页
微热板作为很多微机电系统(MEMS)传感器和执行器的基础结构,对器件性能影响极大,在气体传感器、燃料电池等领域都有着重要的应用。本文提出了几种悬浮式结构的微热板设计,并利用有限元分析方法(FEA),在气体传感器常用的工作温度400℃下... 微热板作为很多微机电系统(MEMS)传感器和执行器的基础结构,对器件性能影响极大,在气体传感器、燃料电池等领域都有着重要的应用。本文提出了几种悬浮式结构的微热板设计,并利用有限元分析方法(FEA),在气体传感器常用的工作温度400℃下,从热稳定性、机械稳定性、功耗和效率多方面对微热板进行了仿真,结果表明:螺旋形微热板的综合性能更好。进一步对可能影响微热板性能的多个因素,如电极电压、支撑层厚度、微加热器线宽间距比等进行了优化,获得了综合性能最优的微热板图形及参数设计。 展开更多
关键词 微热板 有限元分析方法 MEMS传感器 气体传感器 低压化学气相沉积
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一种用于MEMS加速度计温度性能提升的双质量全差分结构 被引量：1
18
作者 陈鹏旭 任臣 杨拥军 《微纳电子技术》 CAS 2024年第7期120-125,共6页
微电子机械系统(MEMS)加速度计作为应力敏感器件,很容易受到外界应力的影响,尤其是对温度应力非常敏感,MEMS加速度计的温度性能成为了制约加速度计性能提升的关键因素。为了提高MEMS加速度计的温度性能,减小温度漂移,提出了一种新型的... 微电子机械系统(MEMS)加速度计作为应力敏感器件,很容易受到外界应力的影响,尤其是对温度应力非常敏感,MEMS加速度计的温度性能成为了制约加速度计性能提升的关键因素。为了提高MEMS加速度计的温度性能,减小温度漂移,提出了一种新型的双质量、全差分MEMS敏感结构方案。通过双质量的差分效果,可以将外界温度变化引起的变形差分掉,从而降低加速度计的温度系数,提高温度性能。利用有限元仿真的手段,优化双质量结构的布局,验证加速度计的温度漂移结果。实验结果表明,加速度计温度性能得到了有效提升。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 加速度计 双质量全差分结构 温度性能 有限元分析
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基于MEMS技术的离子门设计与制备
19
作者 任家纬 贾建 +1 位作者 高晓光 何秀丽 《微纳电子技术》 CAS 2024年第10期134-140,共7页
为了提高小型离子迁移谱仪分辨率,基于微电子机械系统(MEMS)技术设计并制备了Bradbury-Nielsen(BN)离子门。首先简要介绍离子迁移谱仪原理及结构,其次通过SIMION软件对漂移管进行建模,利用统计扩散模拟(SDS)多物理场的仿真程序模拟离子... 为了提高小型离子迁移谱仪分辨率,基于微电子机械系统(MEMS)技术设计并制备了Bradbury-Nielsen(BN)离子门。首先简要介绍离子迁移谱仪原理及结构,其次通过SIMION软件对漂移管进行建模,利用统计扩散模拟(SDS)多物理场的仿真程序模拟离子团在漂移管中的运动情况。根据理论分析和有限元数值仿真研究了BN离子门电极丝参数对离子迁移谱仪性能的影响,并确定参数的优化值为:电极丝间距200μm、直径20μm。最后根据工艺条件设计了适用于小型离子迁移谱仪的MEMS离子门,并绘制了相应的掩模版图形。在此基础上详细阐述了采用剥离工艺和深反应离子刻蚀(DRIE)工艺基于4英寸(1英寸=2.54cm)绝缘体上硅(SOI)晶片制备MEMS离子门器件的方法,对比了样品电极丝参数的设计值和测量值,并验证器件的平整度。 展开更多
关键词 离子门 微电子机械系统(MEMS) 离子迁移谱 有限元仿真 深反应离子刻蚀
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共面式MEMS气体传感器微热板设计与仿真
20
作者 周晓斌 王玫 王旭丹 《河南科技》 2024年第8期18-22,共5页
【目的】常见膜式结构和悬浮式结构的MEMS气体传感器在垂直方向上存在寄生电场,会对气体传感器的检测信号造成一定影响。为了降低寄生电场对气体传感器性能的影响,提出了一种共面结构的MEMS气体传感器,并对其微热板进行了建模仿真及优... 【目的】常见膜式结构和悬浮式结构的MEMS气体传感器在垂直方向上存在寄生电场,会对气体传感器的检测信号造成一定影响。为了降低寄生电场对气体传感器性能的影响,提出了一种共面结构的MEMS气体传感器,并对其微热板进行了建模仿真及优化。【方法】利用SolidWorks对共面式MEMS气体传感器进行建模,并通过有限元分析方法从热稳定性、机械稳定性等方面对微热板进行了仿真。【结果】仿真结果表明:共面结构的微热板可以在整个气体传感器的测量区域内提供稳定、均匀的热分布,并且可以避免高温工作时微热板加热电极和气体传感器测量电极之间相互连通,为MEMS气体传感器提供优异的测量环境。【结论】共面式MEMS气体传感器不仅可以有效降低垂直方向上的寄生电场对传感器性能的影响,而且可以简化气体传感器的工艺流程。仿真结果也证明了共面结构的可行性,为实际MEMS气体传感器的设计和制备提供参考依据。 展开更多
关键词 共面结构 MEMS 气体传感器 微热板 有限元仿真
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