基于MEMS的電磁激勵(lì)諧振傳感器研究.pdf

1、本文基于壓阻效應(yīng)和電磁感應(yīng)構(gòu)建電磁激勵(lì)諧振傳感器，該傳感器包括激振結(jié)構(gòu)和拾振結(jié)構(gòu)，通過對電磁激勵(lì)諧振傳感器進(jìn)行理論分析，該結(jié)構(gòu)中激勵(lì)線圈產(chǎn)生的磁場與外加磁場間存在相互作用磁力，拾振結(jié)構(gòu)輸出電壓信號發(fā)生改變，理論分析表明該結(jié)構(gòu)可完成電磁激勵(lì)諧振傳感器功能。在此基礎(chǔ)上，利用Ansys軟件分別對激振結(jié)構(gòu)和拾振結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模型構(gòu)建和仿真分析，優(yōu)化電磁激勵(lì)諧振傳感器的設(shè)計(jì)，通過采用Matlab軟件對硅膜應(yīng)力分布進(jìn)行計(jì)算分析，優(yōu)化拾振結(jié)構(gòu)中硅膜上納

2、米硅薄膜晶體管設(shè)計(jì)位置。根據(jù)理論和仿真分析，電磁激勵(lì)諧振傳感器芯片尺寸為5000μm×5000μm，硅膜厚度為45μm，硅膜尺寸為3000μm×3000μm，激振結(jié)構(gòu)中電感線圈35匝鋁線圈，線圈寬度為7μm，間距為11μm，厚度為1μm;拾振結(jié)構(gòu)中納米硅薄膜晶體管溝道長度和寬度分別為320μm和80μm。
　　本文通過采用MEMS技術(shù)和CMOS工藝在n型<100>晶向高阻單晶硅片制作電磁激勵(lì)諧振傳感器，在硅片的上表面方形硅膜的中部

3、采用掩埋濃硼內(nèi)引線方法制作激振結(jié)構(gòu)，即能產(chǎn)生交變磁場的金屬電感線圈;采用CMOS技術(shù)在方形硅膜上制作四個(gè)納米硅薄膜晶體管溝道電阻作為壓敏電阻，構(gòu)成惠斯通電橋作為拾振結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出，電磁激勵(lì)諧振傳感器的激振結(jié)構(gòu)能夠感應(yīng)外界磁場變化并產(chǎn)生感生電壓，當(dāng)對激振結(jié)構(gòu)施加交變激勵(lì)電壓時(shí)，激振結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)激振結(jié)構(gòu)通以恒定電壓，在交變磁場作用下，可使硅膜產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率與交變磁場頻率一致，方形和圓形電感線圈在工作頻率為200kHz時(shí)電