微加速度傳感器：MEMS加速度傳感器的原理與構(gòu)造介紹

隨著硅微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)的迅猛發(fā)展,各種基于MEMS技術(shù)的器件也應(yīng)運(yùn)而生,目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的就有壓力傳感器、加速度傳感器、光開關(guān)等等,它們有著體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)，而且因?yàn)槠浼庸すに囈欢ǔ潭壬吓c傳統(tǒng)的集成電路工藝兼容，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化以及批量生產(chǎn)，因而從問世起就引起了廣泛關(guān)注,并且在汽車、醫(yī)藥、導(dǎo)航和控制、生化分析、工業(yè)檢測(cè)等方面得到了較為迅速的應(yīng)用。其中加速度傳感器就是廣泛應(yīng)用的例子之一。加速度傳感器的原理隨其應(yīng)用而不同，有壓阻式，電容式，壓電式，諧振式等。
本文通過不同加速度傳感器的原理、制作工藝及應(yīng)用展開，能夠使之更加全面了解加速度傳感器。
壓阻式加速度傳感器
MEMS壓阻式加速度傳感器的敏感元件由彈性梁、質(zhì)量塊、固定框組成。壓阻式加速度傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)力傳感器，他是利用用測(cè)量固定質(zhì)量塊在受到加速度作用時(shí)產(chǎn)生的力F來測(cè)得加速度a的。在目前研究尺度內(nèi)，可以認(rèn)為其基本原理仍遵從牛頓第二定律。也就是說當(dāng)有加速度a作用于傳感器時(shí)，傳感器的慣性質(zhì)量塊便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)慣性力:F=ma,此慣性力F作用于傳感器的彈性梁上，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正比于F的應(yīng)變。，此時(shí)彈性梁上的壓敏電阻也會(huì)隨之產(chǎn)生一個(gè)變化量△R，由壓敏電阻組成的惠斯通電橋輸出一個(gè)與△R成正比的電壓信號(hào)V。
壓阻式加速度傳感器的原理
本系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)電路采用壓阻全橋來作為信號(hào)檢測(cè)電路。
電橋采用恒壓源供電，橋壓為。設(shè)、為正應(yīng)變電阻，、為負(fù)應(yīng)變電阻，則電橋的輸出表達(dá)式為:
我們?cè)陔娮璨季衷O(shè)計(jì)、制造工藝都保證壓敏電阻的一致性，因此可以認(rèn)為有的壓敏電阻和壓敏電阻的變化量都是相等的，即:
則電橋輸出的表達(dá)式變?yōu)?
敏感原理
采用的是壓阻式信號(hào)檢測(cè)原理，其核心是半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)材料受到外加機(jī)械應(yīng)力時(shí)，材料的體電阻率發(fā)生變化的材料性能。晶體結(jié)構(gòu)的形變破壞了能帶結(jié)構(gòu)，從而改變了電子遷移率和載流子密度，使材料的電阻率或電導(dǎo)發(fā)生變化。一根金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為：
式中，電阻絲的電阻率;電阻絲的長(zhǎng)度;電阻絲的截面積。
當(dāng)電阻絲受到拉力作用時(shí)，將伸長(zhǎng) ，橫截面積相應(yīng)減少,電阻率則因晶格發(fā)生變形等因素的影響而改變，故引起電阻值變化。對(duì)全微分，并用相對(duì)變化量來表示，則有
壓阻系數(shù)
最常用的半導(dǎo)體電阻材料有硅和鍺，摻入雜質(zhì)可形成P型或N型半導(dǎo)體。其壓阻效應(yīng)是因在外力作用下，原子點(diǎn)陣排列發(fā)生變化，導(dǎo)致載流子遷移率及濃度發(fā)生變化而形成的。由于半導(dǎo)體(如單晶硅)是各向異性材料，因此它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、溫度和材料類型有關(guān)，還與晶向有關(guān)。
壓阻效應(yīng)的強(qiáng)弱可以用壓阻系數(shù)來表征。壓阻系數(shù)π被定義為單位應(yīng)力作用下電阻率的相對(duì)變化。壓阻效應(yīng)有各向異性特征，沿不同的方向施加應(yīng)力和沿不同方向通過電流，其電阻率變化會(huì)不相同。晶軸坐標(biāo)系壓阻系數(shù)的矩陣可寫成
MEMS壓阻式加速度傳感器制造工藝
為加工出圖示的加速度傳感器,主要采用下列加工手段來實(shí)現(xiàn)。采用注入、推進(jìn)、氧化的創(chuàng)新工藝來制作壓敏電阻；采用KHO各向異性深腐蝕來形成質(zhì)量塊；并使用AES來釋放梁和質(zhì)量塊；最后利用鍵合工藝來得到所需的“三明治”結(jié)構(gòu)。
（使用的是400μm厚、N型(100)晶向、電阻率p=2-4ω的雙面拋光硅片。）
結(jié)構(gòu)部分工藝步驟：
硅帽部分工藝步驟：
鍵合、劃片工藝步驟
電容式加速度傳感器
電容式加速度傳感器，在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)，數(shù)控車床等等。它具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻率范圍寬約為0～450Hz，線性度小于1%，靈敏度高，輸出穩(wěn)定，溫度漂移小，測(cè)量誤差小，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，輸出阻抗低，輸出電量與振動(dòng)加速度的關(guān)系式簡(jiǎn)單方便易于計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
電容式加速度傳感器原理
電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器，其中一個(gè)電極是固定的，另一變化電極是彈性膜片。彈性膜片在外力(氣壓、液壓等)作用下發(fā)生位移，使電容量發(fā)生變化。這種傳感器可以測(cè)量氣流(或液流)的振動(dòng)速度(或加速度)，還可以進(jìn)一步測(cè)出壓力。
電容器加速度傳感器力學(xué)模型
電容式加速度傳感器從力學(xué)角度可以看成是一個(gè)質(zhì)量—彈簧—阻尼系統(tǒng)，加速度通過質(zhì)量塊形成慣性力作用于系統(tǒng)，如圖一所示。
電容式加速度傳感器數(shù)學(xué)模型
電容式加速度傳感器的構(gòu)造
當(dāng)前大多數(shù)的電容式加速度傳感器都是由三部分硅晶體圓片構(gòu)成的，中層是由雙層的SOI硅片制成的活動(dòng)電容極板。如圖所示， 中間的活動(dòng)電容極板是由八個(gè)彎曲彈性連接梁所支撐，夾在上下層兩塊固定的電容極板之間。提高精度很重要的一項(xiàng)措施就是采用差動(dòng)測(cè)量方式，極大地提高了信噪比。因此，電容式MEMS加速度傳感器幾乎全部采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。
材料的選擇
MEMS加速度計(jì)用到的材料比較多，不同的部分很有可能采用不同的材料。例如用于做襯底的襯底材料，用于做掩膜的掩膜材料，用于表面微加工的犧牲層材料等等。微加速度計(jì)常用的材料有單晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、多晶硅等等，具體哪種材料用于哪一部分不是固定的，需要在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)以及在加速度計(jì)中的作用加以綜合考慮。因?yàn)樵搨鞲衅鲃?dòng)態(tài)要求比較高 ，因此在進(jìn)行完結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到結(jié)構(gòu)的尺 寸以后，進(jìn)行有限元分析是必不可少的。
運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)加速度計(jì)模型進(jìn)行分析，可以得到下面的結(jié)果 ：
(1)進(jìn)行靜力分析，可以發(fā)現(xiàn)承受應(yīng)力最大的部位。
(2)進(jìn)行模態(tài)分析，可以得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和各固有頻率下的振型。
(3)進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，可以得到結(jié)構(gòu)對(duì)外界激勵(lì)的響應(yīng)。
通過以上有限元分析的結(jié)果，可以進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的加速度計(jì)具有更好的性能 。
工藝的選擇
電容式MEMS加速度計(jì)的工藝一般采用的有：表面工藝、體硅工藝、LIGA工藝及 SOI+DRIE工藝等。如表 3對(duì)這幾種工藝進(jìn)行了對(duì)比。
表面工藝是在集成電路平面工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種微工藝，只進(jìn)行單面光刻。它利用硅平面上不同材料的順序淀積和選擇腐蝕來形成各種微結(jié)構(gòu)。主要包括犧牲層淀積、犧牲層刻蝕、結(jié)構(gòu)層淀積、結(jié)構(gòu)層刻蝕、犧牲層去除(釋放結(jié)構(gòu))等。最后使結(jié)構(gòu)材料懸空于基片之上，形成各種形狀的二維或三維結(jié)構(gòu)。
體硅工藝是指沿著硅襯底的厚度方向?qū)枰r底進(jìn)行刻蝕的工藝，包括濕法刻蝕和干法刻蝕，是實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的重要方法。為了形成完整的微結(jié)構(gòu)，往往在加工的基礎(chǔ)上用到鍵合或粘接技術(shù)，將硅的鍵合技術(shù)和體硅加工方法結(jié)合起來。硅的微結(jié)構(gòu)經(jīng)過多次掩膜、單面或雙面光刻以及各向異性刻蝕等工藝而成，然后將有關(guān)部分精密對(duì)準(zhǔn)鍵合成一整體。體硅加工工藝過程比硅表面加工復(fù)雜，體積大，成本高。
SO1+DRIE工藝是體硅工藝的一種延伸與發(fā)展。利用絕緣體上硅(SOI)制造單晶硅三維微 結(jié)構(gòu)是最近幾年發(fā)展異常迅速的方法。利用SOI制造微結(jié)構(gòu)的方法幾乎都是利用DINE(深反應(yīng)離子刻蝕)對(duì)單晶硅進(jìn)行深刻蝕。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同、性能要求等可采用正面結(jié)構(gòu)釋放和背面結(jié)構(gòu)釋放。
光波導(dǎo)加速度計(jì)
光波導(dǎo)加速度計(jì)的原理如下圖所示：光源從波導(dǎo)1進(jìn)入，經(jīng)過分束部分后分成兩部分分別通入波導(dǎo)4和波導(dǎo)2，進(jìn)入波導(dǎo)4的一束直接被探測(cè)器2探測(cè)，而進(jìn)入波導(dǎo)2的一束會(huì)經(jīng)過一段微小的間隙后進(jìn)入波導(dǎo)3，最終被探測(cè)器1探測(cè)到。有加速度時(shí)，質(zhì)量塊會(huì)使得波導(dǎo)2彎曲，進(jìn)而導(dǎo)至其與波導(dǎo)3的正對(duì)面積減小，使探測(cè)器1探測(cè)到的光減弱。通過比較兩個(gè)探測(cè)器檢測(cè)到的信號(hào)即可求得加速度。
微諧振式加速度計(jì)
諧振式加速度計(jì)，Silicon Oscillating Accelerometer，簡(jiǎn)稱SOA。
一根琴弦繃緊程度不同時(shí)彈奏出的聲音頻率也不同，諧振式加速度計(jì)的原理與此相同。振梁一端固定，另一端鏈接一質(zhì)量塊，當(dāng)振梁軸線方向有加速度時(shí)梁會(huì)受到軸線方向的力，梁中張力變化，其固有頻率也相應(yīng)發(fā)生變化。若對(duì)梁施加一確定的激振，檢測(cè)其響應(yīng)就可測(cè)出其固有頻率，進(jìn)而測(cè)出加速度。激振的施加和響應(yīng)的檢測(cè)通常都是通過梳齒機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
SOA的特點(diǎn)在于，它是通過改變二階系統(tǒng)本身的特性來反映加速度的變化的，這區(qū)別與電容式、壓電式和光波導(dǎo)式的加速度計(jì)。
SOA常見的結(jié)構(gòu)有S結(jié)構(gòu)和雙端固定音叉（Double-ended Tuning Fork，DETF）兩種。S結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示，DEFT式就是在質(zhì)量塊的另一半加上和左邊對(duì)稱的一套機(jī)構(gòu)。DEFT是目前SOA的主流結(jié)構(gòu)。
熱對(duì)流加速度計(jì)
熱對(duì)流加速度的原理與其他加速度計(jì)有根本上的區(qū)別，其他加速度計(jì)的原理都是建立在一個(gè)二階系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，而熱對(duì)流加速度計(jì)采用的是完全不同的原理。
一個(gè)被放置在芯片中央的熱源在一個(gè)空腔中產(chǎn)生一個(gè)懸浮的熱氣團(tuán)，同時(shí)由鋁和多晶硅組成的熱電偶組被等距離對(duì)稱地放置在熱源的四個(gè)方向。在未受到加速度或水平放置時(shí)，溫度的下降陡度是以熱源為中心完全對(duì)稱的。此時(shí)所有四個(gè)熱電偶組因感應(yīng)溫度而產(chǎn)生的電壓是相同的（見下圖）。由于自由對(duì)流熱場(chǎng)的傳遞性，任何方向的加速度都會(huì)擾亂熱場(chǎng)的輪廓，從而導(dǎo)致其不對(duì)稱。此時(shí)四個(gè)熱電偶組的輸出電壓會(huì)出現(xiàn)差異，而熱電偶組輸出電壓的差異是直接與所感應(yīng)的加速度成比例的。在加速度傳感器內(nèi)部有兩條完全相同的加速度信號(hào)傳輸路徑：一條是用于測(cè)量X軸上所感應(yīng)的加速度，另一條則用于測(cè)量Y軸上所感應(yīng)的加速度。
由于熱對(duì)流加速度計(jì)中沒有可運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量塊，所以其制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，也比較容易加工，而且其抗沖擊性能非常好，可抗五萬倍重力加速度的加速度。但環(huán)境溫度對(duì)熱對(duì)流加速度計(jì)的影響較大，而溫度變化會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)漂移；同時(shí)熱對(duì)流加速度計(jì)的頻響范圍低，通常是小于35Hz。
壓電式加速度計(jì)
壓電式加速度計(jì)的數(shù)學(xué)和物理模型與壓阻式和電容式的加速度計(jì)類似，都是通過測(cè)量二階系統(tǒng)中質(zhì)量塊的位移來間接測(cè)量加速度，三者的差別就是在于測(cè)量這個(gè)質(zhì)量塊位移的方法。
壓電式加速度計(jì)利用了壓電效應(yīng)，或者更確切地說，是利用了正壓電效應(yīng)，即某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。通過測(cè)量壓電材料兩級(jí)的電勢(shì)差即可求得其形變壓電原理在宏觀尺度的加速度計(jì)中應(yīng)用頗為廣泛，這類加速度計(jì)的構(gòu)造多為基座和質(zhì)量塊之間夾一壓阻材料（如下圖）。
而MEMS壓電式加速度計(jì)采用的結(jié)構(gòu)與壓阻式微加速度計(jì)類似（如下圖），都是懸臂梁末端加質(zhì)量塊的震動(dòng)系統(tǒng)，二者差別在于鍍?cè)诹荷系牟牧喜煌瑝弘娛郊铀俣扔?jì)自然只要鍍上壓電材料，而非壓阻材料。

微加速度傳感器：微加速度傳感器

摘要：

本發(fā)明提供了一種微加速度傳感器,其自內(nèi)向外依次包括第一質(zhì)量塊,與第一質(zhì)量塊外周相連的第一彈性支撐部件,用于固定第一彈性支撐部件的第一固定部,自該第一固定部向外延伸的若干第一定電極,位于第一固定部外部且與其相距一定距離的第二質(zhì)量塊,自該第二質(zhì)量塊內(nèi)周向第一固定部方向延伸的第一動(dòng)電極,與第二質(zhì)量塊外周相連的第二彈性支撐部件和用于固定該第二彈性支撐部件的第二固定部.本發(fā)明提供的微加速度傳感器靈敏度高.

展開

微加速度傳感器：微加速度傳感器詳解.ppt

差分電容式微加速度傳感器工藝流程  采用P型（100）晶向的雙面拋光硅片，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗，用稀釋HF溶液點(diǎn)浸。 在雙面拋光硅片上熱氧化生長(zhǎng)氧化層。 雙面對(duì)準(zhǔn)光刻形成臺(tái)階掩膜圖形并劃片標(biāo)記。 對(duì)硅片兩面的臺(tái)階區(qū)域進(jìn)行各向異性腐蝕，形成臺(tái)階。 在形成臺(tái)階的硅片兩面熱氧化生長(zhǎng)氧化層。 對(duì)硅片進(jìn)行雙面對(duì)準(zhǔn)光刻，形成質(zhì)量塊和梁區(qū)的掩膜圖形。 對(duì)形成掩膜后的硅片兩面進(jìn)行各向異性腐蝕。 雙面腐蝕除去梁上的氧化層掩膜。 對(duì)硅片兩面進(jìn)行無掩膜的各向異性腐蝕，當(dāng)梁和質(zhì)量塊周圍的穿通區(qū)完全腐蝕穿通時(shí)，表面上的梁同時(shí)被腐蝕下沉至質(zhì)量塊的中平面附近而形成對(duì)稱梁。 差分電容式微加速度傳感器工藝流程  雙面光刻去除硅片兩面的掩膜。 改用等離子體干法刻蝕同時(shí)減薄硅片的質(zhì)量塊及梁區(qū)。 選用固態(tài)硼擴(kuò)散源，對(duì)硅片兩面進(jìn)行硼擴(kuò)散，作為動(dòng)極板電極。 將7740（Pyrex）玻璃作為微傳感器的定極板，并在玻璃上做電容器的電極。將玻璃做標(biāo)準(zhǔn)清洗后烘干一個(gè)小時(shí)后雙面涂膠，并在玻璃上與動(dòng)極板電極對(duì)稱的位置上光刻電極圖形。 采用磁控濺射工藝，先濺射20nm的鈦，再濺射300nm的鋁。 考慮上下電極在大加速度作用下會(huì)接觸的情況，用PECVD法在金屬電極上淀積Si3N4膜作為上下電極的絕緣層，再用丙酮去膠。 采用靜電鍵合法將上下玻璃電極和中間硅片鍵合，玻璃上濺射金屬面和硅片硼擴(kuò)面鍵合，形成“玻璃—硅—玻璃”的三明治結(jié)構(gòu)。 最后進(jìn)行V型槽腐蝕、金屬化、劃片等后續(xù)工藝處理。 微加速度傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 加強(qiáng)基礎(chǔ) 理論研究 探索新工作機(jī)理 開發(fā)新器件結(jié)構(gòu) 向微機(jī)械諧振式 傳感器發(fā)展 多維化 實(shí)用化與 產(chǎn)業(yè)化 LOGO 微加速度傳感器micro-accelerometer 主要內(nèi)容 微加速度傳感器的簡(jiǎn)介 1 微加速度傳感器的分類及特點(diǎn) 2 典型微加速度傳感器的制造工藝 3 微加速度傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 4 微加速度傳感器的簡(jiǎn)介  微加速度傳感器的概況  微加速度傳感器的原理  微加速度傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 微加速度傳感器的概況              微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，它以微電子及機(jī)械加工技術(shù)為依托，范圍涉及微電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、力學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、材料科學(xué)等多種工程技術(shù)和學(xué)科，是一個(gè)新興的、多學(xué)科交叉、多技術(shù)融合的高科技領(lǐng)域。 微加速度傳感器的概況        基于MEMS技術(shù)的微型傳感器是微機(jī)電系統(tǒng)研究中最具活力與現(xiàn)實(shí)意義的領(lǐng)域。微加速度傳感器作為微傳感器的重要分支一直是熱門的研究課題。采用微機(jī)電技術(shù)制造的微加速度傳感器在壽命、可靠性、成本、體積和重量等方面都要大大優(yōu)于常規(guī)的加速度傳感器，使得其無論在民用領(lǐng)域，還是在軍用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在軍用上可用于各種飛行裝置的加速度測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量、沖擊測(cè)量，尤其在武器系統(tǒng)的精確制導(dǎo)系統(tǒng)、彈藥的安全系統(tǒng)、彈藥的點(diǎn)火控制系統(tǒng)有著極其廣泛的應(yīng)用前景。 微加速度傳感器的原理 慣性式加速度傳感器的力學(xué)模型如下圖所示。 微加速度傳感器的原理 微加速度傳感器的原理 微加速度傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 微加速度傳感器的關(guān)鍵技術(shù) 信號(hào)處理 橫向靈敏度 頻率響應(yīng) 封裝和阻尼 信號(hào)處理         由于硅微加速度傳感器的加工采用了與集成電路工藝兼容的制造工藝，將傳感元件和信號(hào)處理電路集成在同一器件上，制造出“靈巧”傳感器，使傳感器的性能大大提高，給傳感器的使用帶來了極大的方便。將來的發(fā)展方向是除具有總合的上述功能外，還應(yīng)有信號(hào)開關(guān)、信號(hào)濾波、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和通訊等功能。 頻率響應(yīng)        頻率響應(yīng)范圍窄是現(xiàn)有的硅微傳感器中存在的一個(gè)重要問題。在硅微壓阻式加速度傳感器中要擴(kuò)大傳感器的頻響范圍，就必須提高梁的剛度或減小慣性質(zhì)量，這就會(huì)使傳感器的靈敏度下降，而在其它傳感方式(如電容式、力平衡式和熱加速度傳感器等)中，除上述原因外，傳感方式本身限制了傳感器的頻響范圍。因此，改善頻率響應(yīng)特性是硅微加速度傳感器中的一個(gè)重要課題。 封裝和阻尼 對(duì)微加速度傳感器的封裝的主要要求有: 要使敏感元件免受安裝帶來的應(yīng)力影響; 當(dāng)溫度變化時(shí)，不會(huì)因封裝材料與制造敏感元件的材料熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生應(yīng)力; 應(yīng)具有保護(hù)作用，防止敏感元件在受沖擊時(shí)損壞; 使敏感元件免受使用環(huán)境的污染和腐蝕; 提供可靠的引線方式; 通過一定的手段獲得臨界阻尼，以得到最好的頻響特性。  橫向靈敏度         由于大多數(shù)的硅微加速度傳感器所采用的結(jié)構(gòu)的慣性質(zhì)量塊的中心不在支撐梁的中心面上，所以硅微加速度傳感器中普遍存在橫向靈敏度高的問題，這也是硅微加速度傳感器研究中的一個(gè)重要方向。 微加速度傳感器的分類及特點(diǎn)         微加速度傳感器可通過其加工技術(shù)、控制系統(tǒng)類型、敏感機(jī)理來分類。 加工技術(shù) 體加工 表面加工 微加速度傳感器的分類及特點(diǎn) 開環(huán)

微加速度傳感器：微型加速度傳感器原理是什么？

對(duì)于一些輕微細(xì)小的運(yùn)動(dòng)物體來講，想直接測(cè)量出它的加速度不是容易的事，因此，針對(duì)這類需求，微型加速度傳感器應(yīng)運(yùn)而生，并且以其實(shí)用、便捷的特征吸引了市場(chǎng)上的青睞。接下來，就帶領(lǐng)大家一起來了解一下微型加速度傳感器原理，一起來看看吧！
微型加速度傳感器原理是什么？
微型加速度傳感器是微型傳感器的分支，歸屬于微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來都是熱門且具備現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。選用微機(jī)電技術(shù)的微型加速度傳感器使用期限長(zhǎng)、成本低、體積重量小，綜合性能大大優(yōu)于常規(guī)的加速度傳感器，不論在民用還是軍用領(lǐng)域都有著廣泛地應(yīng)用。
下面我們以常用的兩種微型加速度傳感器為例，來講解一下微型加速度傳感器的原理。
一、壓阻式微型加速度傳感器
工作原理為壓阻效應(yīng)，即在一塊半導(dǎo)體的某一軸向施加一定的應(yīng)力時(shí)其電阻率產(chǎn)生變化的情況。當(dāng)有加速度輸入時(shí)，懸臂梁在產(chǎn)品質(zhì)量塊受到的慣性力帶動(dòng)下產(chǎn)生形變，導(dǎo)致固連的壓阻膜也隨著產(chǎn)生形變，其電阻值由于壓阻效應(yīng)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致壓阻兩端的檢測(cè)電壓值產(chǎn)生變化，進(jìn)而可以通過確定的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出輸入加速度與輸出電壓值的關(guān)系。做為最早出現(xiàn)的微型加速度傳感器，具備結(jié)構(gòu)、加工工藝簡(jiǎn)單，接口電路易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。
二、電容式微型加速度傳感器
的工作原理為位移變化引起電容變化。產(chǎn)品質(zhì)量塊上配置有檢測(cè)電容的一個(gè)極板，當(dāng)有加速度功能時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量塊產(chǎn)生位移，上下電容產(chǎn)生變化，根據(jù)電容變化差值可以獲得加速度。電容式微型加速傳感器靈敏度和測(cè)量精度高，產(chǎn)品穩(wěn)定性能好，溫漂小、功耗低。電容扭擺式工作原理與電容式相同，結(jié)構(gòu)不同，其產(chǎn)品質(zhì)量塊是不對(duì)稱的，通過扭轉(zhuǎn)軸與底座相連，底座表面有固定電極，產(chǎn)品質(zhì)量塊表面有相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)電極，當(dāng)有加速度功能時(shí)，不對(duì)稱的產(chǎn)品質(zhì)量塊在慣性作用下繞扭轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
以上就是關(guān)于微型加速度傳感器原理的介紹了，看完本文，不知道大家對(duì)于微型加速度傳感器的原理是否又有了一個(gè)更加深入的認(rèn)識(shí)了呢？相比較于其他的傳感器，微型加速度傳感器所能探測(cè)到的傳感器類型更加精微細(xì)小，但其檢測(cè)精準(zhǔn)的程度也都是一樣具備有較高的靈敏度的！