Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Результаты синтеза топологии акселерометра

После того как в результате синтеза получен ряд оптимизированных значений переменных, используется программа параметрической разработки топологии CAMEL, для генерации файла, который содержит информацию о топологии фотошаблонов для всех литографических операций технологического цикла.

Проведённый синтез позволил осуществить проектирование акселерометра для случаев прямого измерения и с обратной связью. В качестве критериев оптимизации были использованы:

) минимальная площадь ЧЭ акселерометра

) минимальная пороговая чувствительность к измеряемому ускорению

При минимизации площади ЧЭ и повышении требований к чувствительности акселерометра количество зубцов гребёнки возрастает с 4 до 24 как показано на рис (14а)

Это приводит к увеличению ёмкости измерительного преобразователя и эффективной массы чувствительного элемента. При этом уменьшается эффективный коэффициент жёсткости упругого подвеса из-за увеличения электростатического взаимодействия между зубцами емкостной измерительной системы. Однако увеличение количества зубцов увеличивает площадь поверхности чувствительного элемента, что в итоге приводит к необходимости поиска компромисса для разрешения возникающего технического противоречия. Требования к шуму и диапазону измеряемых ускорений соответствуют 0.1 мг и 30g соответственно. Разработчики акселерометров, как следует из анализа научных публикаций, обычно используют топологии с большим числом зубцов для повышения чувствительности датчиков в той мере, в какой это позволяет технологический процесс.

На рис. (14б) приводятся топологии чувствительного элемента синтезированные по критерию минимального шума. Эти устройства имеют максимально возможные размеры: примерно 700 мкм по длине и ширине. Большая площадь поверхности увеличивает эффективную массу ЧЭ и снижает влияние теплового шума и повышает чувствительность акселерометра. Увеличение площади поверхности ЧЭ увеличивает газовое демпфирование В первом приближении демпфирование Хагена -Пуазейля зависит от толщины конструкции, зазора между зубцами и их количества и, следовательно, не изменяется при увеличении площади. Поскольку тепловой шум пропорционален корню квадратному из коэффициента демпфирования и обратно пропорционален эффективной массе, то можно утверждать, что влияние теплового шума снижается с увеличением площади.

Рисунок 14(а) Четыре синтезированные топологии с минимальной площадью

Рисунок 14(б) Четыре синтезированные топологии с минимальным порогом чувствительности

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме:

Построение и расчет сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX Технология Wi-Fi изменяет мир. Эти изменения касаются того, как мы работаем, играем и взаимодействуем друг с другом. Экономика Wi-Fi быстро изменяет мир за счет высокоскоростных беспрово ...

Геоинформационные системы в экологическом туризме Информационные системы и технологии широко используются в экологическом туризме при организации и планировании туризма, формировании и реализации туров, транспортном и экскурсионном обсл ...

Моделирование в системе MICRO-CAP измерительных преобразователей на основе датчиков температуры В наше время измерению температуры придается большое значение в различных отраслях промышленного производства. Температура является наиболее массовым и, зачастую, решающим параметром, ха ...