Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Методика расчета компенсирующего градиента

Из-за природы композита структурных слоёв КМОП-МЭМС, структуры испытывают большие значения вертикального градиента напряжения, чем при использовании отработанных технологий поликристаллического кремния. Типичный радиус кривизны структурного слоя может быть относительно малым, приблизительно 4 мм, по сравнению с классической технологией поликристаллического кремния в МЭМС где радиус кривизны может достигать 800 мм.

С заданным радиусом кривизны и длиной зубца, смещение конца зубца, вызванное изгибом будет:

(1.3)

Например, для R=4мм, и l=200мм, зубец отклоняется от плоскости на 5 мкм, что соответствует толщине зубца гребенки равной 5мкм в технологии КМОП-МЭМС.

Рисунок 1.3 Методика согласования изгиба

Рисунок 1.3 (a) иллюстрирует два встречнонаправленных пальца гребенки, закрепленных на подложке в противоположных концах. Если зубцы гребенки достаточно длинны, тогда оба зубца изогнутся относительно плоскости. Точно так же в акселерометре, и подвижные зубцы гребенки и неподвижные зубцы гребенки изогнутся относительно плоскости и друг друга, тем самым, уменьшая эффективную чувствительную емкость.

Кроме того, рассогласование может сильно изменяться в зависимости от изменений окружающей среды, таких как температура и влажность, тем самым, увеличивая полный уход датчика. К сожалению, попытки решить проблему изгиба, ограничивая размер структуры, приводят к уменьшению эффективной массы и увеличению уровня Броуновского шума. Таким образом, подтверждается необходимость в специальной методике нацеленной на хорошее согласование изгиба. Если структура модифицирована так, как показано на рисунке 1.3 (б), закрепление правого пальца гребенки на структуре, приводит его изгиб в соответствие с левым пальцем гребенки, то есть встречнонаправленные пальцы гребенки будут изгибаться, вне плоскости совмещёнными, а это позволяет добиться хорошего согласования при изгибе.

Для достижения совмещения при изгибе, в акселерометре, и пружины и зубцы гребенки статора закреплены на жёсткой рамке, а не на подложке. Жёсткая рамка, пружины, чувствительный элемент, зубцы гребенки ротора и зубцы гребенки статора сделаны таким образом, чтобы одинаково выдерживать градиент напряжения.

Жёсткая рамка позволяет снизить паразитную емкость. Дополнительно появляется возможность контроля в микро - печке. Так как жёсткая рамка термически изолирует чувствительный элемент от других частей на микросхеме, это позволяет избежать эффектов перепада температур на пружинах подвеса.

Рамка должна быть значительно более твердой по сравнению с пружинами, иначе зубцы гребенки статора могут сместиться под воздействием входного ускорения.

Другие статьи по теме:

Волноводно-щелевая антенна нерезонансного типа волноводный щелевой антенна Щелевые антенны применяются для передачи энергии из одного волновода в другой, для излучения энергии во внешнее пространство. Компактность и возм ...

Выбор и расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля В современном информационном мире каждые пять лет объём передаваемой информации увеличивается вдвое, соответственно, встаёт задача передачи большого количества информации с максимальной ...

Усилитель мощности и звуковых частот В данной курсовой работе необходимо спроектировать прибор «Усилитель мощности и звуковых частот» и разработать комплект конструкторской документации на него. Необходимо провести расчет т ...