基于MEMS技术磁场/压力/加速度传感器集成化研究
发布时间：2021-01-14 09:09
本文基于MEMS技术给出一种磁场/压力/加速度单片集成传感器,该结构由磁场传感器、压力传感器和三轴加速度传感器构成。基于霍尔效应,由两个霍尔输出端的霍尔磁场传感器实现对外加磁场的测量;基于压阻效应,压力传感器由C型硅杯和方形硅膜构成,方形硅膜表面上的四个压敏电阻构成惠斯通电桥结构,可实现对外加压力的测量;加速度传感器由两个质量块、四个L型梁和中间双梁构成,在梁的根部分布着十二个压敏电阻,分别构成三组惠斯通电桥结构,通过检测三组惠斯通电桥的输出电压分别实现对三轴加速度的测量。在此基础上,采用ATLAS和ANSYS软件分别构建单片集成传感器中磁场传感器、压力传感器和加速度传感器结构仿真模型并进行仿真分析,通过结构参数优化,采用L-Edit集成电路版图设计软件设计单片集成传感器芯片版图。基于MEMS技术在n型<100>晶向高阻单晶硅片上完成集成传感器芯片制作,并通过静电键合工艺和内引线压焊技术实现芯片封装。在室温条件下,本文通过采用磁场发生器、压力校准系统和加速度传感器校准系统构建的单片集成传感器测试系统进行传感器特性研究,实验结果给出,当电源电压为5.0V时,单片集成传感器中两...
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米硅/单晶硅异质结MOSFETs压/磁多功能传感器
境温度变化的线性输出，测量范围为-30~150℃。，电源电压为 5V 时，三轴加速度传感器 z ，横向灵敏度低于 3%；x 轴和 y 轴的灵敏度约为 5%。压力传感器在 20℃和 70℃的灵敏度分别为 ·kPa)-1，非线性分别为 0.4%F.S.和 0.1%F.S.。温度·℃-1，非线性为 0.48%F.S.。
测试结果表明，当电源电压为-1.5V 时，压力传感器的灵敏Pa，准确度为 0.82%F.S.，灵敏度温度系数为-1550ppm/℃。当工，对不等位电势调零后的磁传感器绝对磁灵敏度为 21.26mV/T，F.S.。年，中国科学院电子学研究所庞程等人在“IEEE Nano/Micro Engular Systems”国际会议上发表了一种用于微型气象站的多功能传感度传感器、压力传感器和相对湿度传感器，如图 1-3 所示。不同或电容压力传感器，该压力传感器采用铂压敏电阻，在很大程度制作工艺的同时又能够获得良好的性能。温度传感器采用铂电阻通过测量铂电阻阻值的变化实现对温度的测量。湿度传感器采用收层，在上下两面制作电极，通过测量电容的变化实现对外界湿果表明，压力传感器的灵敏度约为 8.5μV/kPa/V，迟滞为 0.077%数为 998ppm/℃F.S.。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米多晶硅薄膜电阻压力和加速度多功能传感器（英文）[J]. 慕艾霖,赵晓锋,李宝增,温殿忠,吴亚林. 强激光与粒子束. 2016(06)
[2]Fabrication and characterization of the split-drain MAGFET based on the nano-polysilicon thin film transistor[J]. 赵晓锋,温殿忠,吕美薇,关涵瑜,刘刚. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[3]Fabrication and characteristics of magnetic field sensors based on nano-polysilicon thin-film transistors[J]. 赵晓锋,温殿忠,庄萃萃,曹靖雅,王志强. Journal of Semiconductors. 2013(03)
[4]单片集成三轴加速度传感器[J]. 田雷,刘智辉,王永刚. 半导体技术. 2012(12)
[5]基于MESFET的GaAs基微加速度计的设计与性能测试[J]. 谭振新,薛晨阳,侯婷婷,贾晓娟,史伟莉,刘俊,张文栋. 测试技术学报. 2010(05)
[6]纳米硅/单晶硅异质结MAGFET不等位电势补偿研究[J]. 赵晓锋,温殿忠. 传感技术学报. 2010(03)
[7]Fabrication and characteristics of the nc-Si/c-Si heterojunction MAGFET[J]. 赵晓锋,温殿忠. 半导体学报. 2009(11)
[8]纳米多晶硅薄膜压力传感器制作及特性[J]. 赵晓锋,温殿忠. 半导体学报. 2008(10)
[9]基于SOI技术梁膜结合高过载压阻式加速度计研究[J]. 赵玉龙,赵立波,蒋庄德. 传感技术学报. 2006(05)
[10]基于Ansys的压电式四臂加速度计模拟分析[J]. 董明,惠春,徐爱兰. 传感技术学报. 2006(03)
博士论文
[1]硅基集成光波导生物传感器研究[D]. 江先鑫.浙江大学 2015
[2]纳米硅/单晶硅异质结MOSFETs压/磁多功能传感器研究[D]. 赵晓锋.黑龙江大学 2008
硕士论文
[1]纳米硅薄膜晶体管压力传感器制作及特性研究[D]. 李玥.黑龙江大学 2013
[2]纳米硅薄膜晶体管加速度传感器制作及特性研究[D]. 韩冰.黑龙江大学 2013
[3]纳米硅薄膜晶体管压/磁传感器制作工艺及特性研究[D]. 庄萃萃.黑龙江大学 2013
[4]纳米硅薄膜晶体管磁传感器研究[D]. 王志强.黑龙江大学 2012
[5]采用MEMS技术研制硅脉象传感器[D]. 王迪.黑龙江大学 2009
[6]MOSFETs力/磁传感器集成化研究[D]. 任华.黑龙江大学 2008
[7]精密工件台运动参数校准方法研究[D]. 李志科.华中科技大学 2008
[8]介观压阻型加速度计的设计与性能测试[D]. 胡杰.中北大学 2008
本文编号：2976629
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米硅/单晶硅异质结MOSFETs压/磁多功能传感器
境温度变化的线性输出，测量范围为-30~150℃。，电源电压为 5V 时，三轴加速度传感器 z ，横向灵敏度低于 3%；x 轴和 y 轴的灵敏度约为 5%。压力传感器在 20℃和 70℃的灵敏度分别为 ·kPa)-1，非线性分别为 0.4%F.S.和 0.1%F.S.。温度·℃-1，非线性为 0.48%F.S.。
测试结果表明，当电源电压为-1.5V 时，压力传感器的灵敏Pa，准确度为 0.82%F.S.，灵敏度温度系数为-1550ppm/℃。当工，对不等位电势调零后的磁传感器绝对磁灵敏度为 21.26mV/T，F.S.。年，中国科学院电子学研究所庞程等人在“IEEE Nano/Micro Engular Systems”国际会议上发表了一种用于微型气象站的多功能传感度传感器、压力传感器和相对湿度传感器，如图 1-3 所示。不同或电容压力传感器，该压力传感器采用铂压敏电阻，在很大程度制作工艺的同时又能够获得良好的性能。温度传感器采用铂电阻通过测量铂电阻阻值的变化实现对温度的测量。湿度传感器采用收层，在上下两面制作电极，通过测量电容的变化实现对外界湿果表明，压力传感器的灵敏度约为 8.5μV/kPa/V，迟滞为 0.077%数为 998ppm/℃F.S.。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米多晶硅薄膜电阻压力和加速度多功能传感器（英文）[J]. 慕艾霖,赵晓锋,李宝增,温殿忠,吴亚林. 强激光与粒子束. 2016(06)
[2]Fabrication and characterization of the split-drain MAGFET based on the nano-polysilicon thin film transistor[J]. 赵晓锋,温殿忠,吕美薇,关涵瑜,刘刚. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[3]Fabrication and characteristics of magnetic field sensors based on nano-polysilicon thin-film transistors[J]. 赵晓锋,温殿忠,庄萃萃,曹靖雅,王志强. Journal of Semiconductors. 2013(03)
[4]单片集成三轴加速度传感器[J]. 田雷,刘智辉,王永刚. 半导体技术. 2012(12)
[5]基于MESFET的GaAs基微加速度计的设计与性能测试[J]. 谭振新,薛晨阳,侯婷婷,贾晓娟,史伟莉,刘俊,张文栋. 测试技术学报. 2010(05)
[6]纳米硅/单晶硅异质结MAGFET不等位电势补偿研究[J]. 赵晓锋,温殿忠. 传感技术学报. 2010(03)
[7]Fabrication and characteristics of the nc-Si/c-Si heterojunction MAGFET[J]. 赵晓锋,温殿忠. 半导体学报. 2009(11)
[8]纳米多晶硅薄膜压力传感器制作及特性[J]. 赵晓锋,温殿忠. 半导体学报. 2008(10)
[9]基于SOI技术梁膜结合高过载压阻式加速度计研究[J]. 赵玉龙,赵立波,蒋庄德. 传感技术学报. 2006(05)
[10]基于Ansys的压电式四臂加速度计模拟分析[J]. 董明,惠春,徐爱兰. 传感技术学报. 2006(03)
博士论文
[1]硅基集成光波导生物传感器研究[D]. 江先鑫.浙江大学 2015
[2]纳米硅/单晶硅异质结MOSFETs压/磁多功能传感器研究[D]. 赵晓锋.黑龙江大学 2008
硕士论文
[1]纳米硅薄膜晶体管压力传感器制作及特性研究[D]. 李玥.黑龙江大学 2013
[2]纳米硅薄膜晶体管加速度传感器制作及特性研究[D]. 韩冰.黑龙江大学 2013
[3]纳米硅薄膜晶体管压/磁传感器制作工艺及特性研究[D]. 庄萃萃.黑龙江大学 2013
[4]纳米硅薄膜晶体管磁传感器研究[D]. 王志强.黑龙江大学 2012
[5]采用MEMS技术研制硅脉象传感器[D]. 王迪.黑龙江大学 2009
[6]MOSFETs力/磁传感器集成化研究[D]. 任华.黑龙江大学 2008
[7]精密工件台运动参数校准方法研究[D]. 李志科.华中科技大学 2008
[8]介观压阻型加速度计的设计与性能测试[D]. 胡杰.中北大学 2008
本文编号：2976629
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