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倾斜梳齿的MEMS电容式传感器惯性脉冲响应特性研究被引量：14: 2008年; DRIE(Deep Reactive Ion Etching)工艺加工的高深宽比梳齿电容不能保证绝对平行.本文在考虑低真空空气阻尼力的同时,研究了梳齿电容倾斜的MEMS传感器对脉冲惯性信号的响应,并分析了DRIE工艺因素对器件性能的影响.研究结果表明,当传感器为没有静电力反馈的双边电容结构时,梳齿电容的不平行对传感器的响应位移、惯性脉冲响应线性度范围影响明显,且随着封装真空度增加而加重.若传感器有静电力反馈,惯性脉冲响应的灵敏度降低,但DRIE工艺因素的影响程度降低.为了抑制DRIE工艺导致的梳齿电容不平行因素的影响,文中还设计了一个新型的变电容面积的MEMS惯性传感器,并用ANSYS初步分析了其性能,设计了其详细的制作工艺流程.; 董林玺颜海霞钱忺孙玲玲; 关键词：MEMS

静电梳齿结构横向间隙的边缘效应分析被引量：2: 2010年; 提出静电驱动梳齿结构横向静电力的边缘效应问题。通过对传统平行板电容器的静电力分析,着重研究了横向梳齿间距和驱动电压对边缘效应与静电力的影响,并与Ansoft有限元仿真结果对比。结果表明:当大间隙时,梳齿受到的边缘效应不明显,但较大电压时会出现静电力与电压平方的非线性现象;当小间隙时,平行板电容器模型公式不再适用,间隙值越小,电压越大时,耦合作用越明显,梳齿横向静电力越大,受到边缘效应的影响越大,横向静电力不再为恒定值。; 许立董林玺王威

MEMS圆盘谐振器形变对电气刚度影响分析被引量：1: 2014年; 电气刚度是影响MEMS谐振器谐振频率精度的因素之一。但是对于谐振器受到应力时,产生的形变量对电气刚度的影响的理论研究报道甚少。鉴于此,本文对电容式盘结构谐振器受径向静电力和纵向惯性力下的形变量以及电气刚度的改变量进行了系统的理论分析。研究结果表明,当圆盘与电极间隙为50 nm,且电压达到50 V时,圆盘由于静电力产生的径向形变量可达间隙的2.05%,电气刚度改变6.15%。当圆盘半径为100μm,且受到10 000 gn的纵向惯性力时,其最大形变量可以达到圆盘厚度的2.4%,电气刚度改变2.4%。本文分析结果对其他盘结构谐振器的分析亦有重要借鉴意义。; 董林玺俞权包金艳陶家平; 关键词：静电力惯性力形变量

倾斜梳齿的MEMS电容式加速度传感器自我标定特性研究被引量：5: 2013年; 研究MEMS电容式加速度传感器的自我标定方法,模拟机械振动台标定,提高标定效率和降低标定成本,并从理论上分析了DRIE工艺误差对传感器自我标定精度的影响。分析的传感器模型梳齿间距为4μm,厚度80μm,传感器自我标定以模拟幅值为1 g的振动台标定为例,针对DRIE工艺加工的高深宽比梳齿电容存在正负侧壁倾斜角α的情况,分析了该倾斜角对梳齿式传感器自我标定的影响。分析结果表明：传感器工作在开环电路时,梳齿的倾斜对传感器自我标定影响明显,且随着倾斜角度的增大而增大。与梳齿完全平行时传感器的自我标定相比,倾斜角为＆#177;0.1＆#176;时,自我标定误差约为10%；倾斜角为0.5＆#176;时,自我标定误差约为27%；倾斜角为-0.5＆#176;时,极板发生吸合。表明传感器工作在开环电路时,梳齿的倾斜角对传感器的自我标定影响明显,而传感器工作在闭环电路时,梳齿的倾斜对自我标定的影响明显降低,当倾斜角小于＆#177;0.5＆#176;时,自我标定的误差小于0.6%,理论误差接近于激光干涉仪绝对标定法的误差（0.5%~1%）,证明了自我标定方法的可行性。还分析了倾斜角影响自我标定精度的原因以及提出了开环自我标定时减小倾斜角误差的方法,并阐述了具体的修正步骤。; 董林玺楼进峰; 关键词：电容式加速度传感器

一种用于微谐振器频率调节的静电梳齿结构设计: 2010年; 针对微梳齿谐振器频率偏移的问题,提出了一种用于微谐振器频率调节的曲线形状静电梳齿结构。通过对梳齿简单模型的静电力分析,得出其静电力-位移特性,其斜率就是静电弹性系数;然后从谐振频率出发,分析了影响谐振频率的因素。研究结果表明,对于梳齿式微谐振器,当调谐电压从0 V变化到80 V左右时,器件的有效弹性系数从2.64 N/m减小到1.23 N/m左右,且谐振频率从自然谐振频率18.9 kHz减小到13 kHz,降幅分别为53%和31%。实验结果表明,这种曲线梳齿"软化"了静电微谐振器或者微驱动器的系统弹性,能够有效地调节谐振频率。; 许立董林玺王威; 关键词：微谐振器

新型磁驱动增大检测电容的高精度MEMS惯性传感器研究被引量：5: 2010年; 增大传感器振子的质量和静态测试电容可以减小电容式MEMS惯性传感系统的噪声,而深度粒子反应刻蚀工艺由于复杂的工艺原因,当深宽比较大时,不能刻蚀出大质量和大初始电容的传感器.据此,本文研究了一种磁驱动增大检测电容的MEMS惯性传感器,通过电磁驱动器,传感器的静态测试电容可以大幅增加,在梳齿电容上刻蚀阻尼槽后,其机械噪声达到0.61μg每根号赫兹,仿真其共振频率为598Hz,静态位移灵敏度为0.7μm每重力加速度,基于硅-玻璃键合工艺,制作了栅形条电容式惯性传感器,并用电磁驱动的方式测试其品质因子达到715,从而验证了制作工艺的可行性和电磁驱动器改变传感器初始静态测试电容的可行性.; 董林玺焦继伟颜海霞孙玲玲; 关键词：电容式加速度计惯性传感器

低真空封装的新型变电容面积MEMS惯性传感器阶跃响应特性分析被引量：3: 2009年; 一种新型变电容面积MEMS惯性传感器与传统的梳齿电容传感器相比,具有对梳齿电容不平行敏感度低,可加测试电压高等优点。通过对该传感器在低真空封装条件下的惯性阶跃响应特性分析,着重研究了不同梳齿电容倾斜角度对该传感器的阶跃惯性信号响应的影响,以及不同倾斜角度梳齿的位移响应和测试电压、空气真空度的关系,并把该结果和梳齿结构的情况进行比较。结果表明,工艺因素对变电容面积MEMS惯性传感器在低真空封装下的阶跃惯性响应影响很小;另外,该结构上可加的测试电压可以是梳齿电容结构上可加测试电压的近10倍,这有利于减小接口电路的噪声。以上分析论证了该新型传感器有利于降低器件的工艺要求和提高传感器的分辨率。; 陈金丹董林玺颜海霞霍卫红李永杰孙玲玲; 关键词：MEMS

不同检测电容结构对MEMS电容传感器性能的影响分析被引量：3: 2010年; 改进传感器检测电容几何结构能有效改善传感器的性能。本文对梳齿电极结构、栅形电极结构及梳栅电极结构检测电容的性能特点进行分析比较,重点分析了振子质量、空气阻尼、系统阻尼系数比以及灵敏度等特性,得出在相同的外轮廓尺寸、支撑梁、振子厚度以及振子到衬底的距离的条件下,栅形结构传感器的振子质量最大,空气阻尼最小,适合制作高分辨率的传感器;在大气下,梳齿结构灵敏度增加的同时空气阻尼力也会增加,且振子质量较小,适合制作高灵敏度,低分辨率传感器结构;梳栅结构的特点居于两者之间,适合制作需要兼顾分辨率和灵敏度的传感器。通过实例计算,证明了该结果。; 董林玺李寿洛陈金丹颜海霞许立王光义孙玲玲; 关键词：MEMS

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浙江省自然科学基金(Y107105)

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