力热电相互作用下压阻式MEMS压力传感器的有限元模拟

发布时间：2021-07-25 01:03

　　随着物联网、人工智能、智能手机、集成电路等技术的高速发展,基于微机电系统技术的压阻式MEMS压力传感器的使用越来越广泛,而如何设计高性能高可靠性的压力传感器越来越受到人们的重视。因此研究影响压阻式MEMS压力传感器性能的因素具有重要的意义。本文使用有限元分析软件Free Fem++建立了压阻式MEMS压力传感器的三维有限元模型,推导了压力传感器在多物理场作用时的有限元方程,研究了压力传感器在多物理场作用时的输出规律,为设计高性能的压阻式MEMS压力传感器提供了理论依据,得到了以下结论:（1）综合考虑弹性场、温度场、电场作用时,压阻式MEMS压力传感器的输出电压会随着压力传感器弹性膜片厚度的增加而减小,随着压力传感器掺杂电阻宽度的增加而减小,同时将压力传感器掺杂电阻布置在弹性膜片的边缘位置时,压力传感器能获得更大的输出电压。（2）压阻式MEMS压力传感器随着输入的激励电压的增大,对测量压力的变化越来越不敏感,这就会使得在大的输入激励电压下,压力传感器在测量压力时的准确性将会降低。（3）电场对压阻式MEMS压力传感器的温度场影响很大,压力传感器中的最高温度随着输入电压的增大而迅速升高;另外... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

惠斯顿电桥电路图

1 2 3 4out inRU UR = 下，惠斯顿电桥四个电阻的初始阻值应该保持一致片上时，电阻阻值保持不变，惠斯顿电桥的输出电在弹性膜片上时，压力传感器的弹性膜片发生形变现正、负两个应变区。这时候压力传感器掺杂电阻化，从而使掺杂电阻的阻值发生变化，在惠斯顿电力成一定关系的电压信号，这样我们就利用惠斯顿力时，掺杂电阻阻值的变化转换为输出电压的变化得到测量的压力大小，这就是压阻式 MEMS 压力传压力传感器的原理阻式 MEMS 压力传感器的工作原理之前，我们先来 2-2 是人们采用集成电路工艺技术制作而成的压力

图 2-3 压力传感器的三维模型图 2-3 为使用三维建模软件 CATIA 建立的压阻式 MEMS 压力传感器型。压阻式 MEMS 压力传感器硅基底边长为 1200μm，高度为 200的正四棱台底部边长为 600 ，上部边长 450 ，上部边长也就是的边长，四棱台高度由弹性膜片厚度决定

【参考文献】：
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本文编号：3301790