Xem trước tài liệu

Đang tải tài liệu...

Thông tin chi tiết tài liệu

Định dạng: PDF
Số trang: 126 trang
Dung lượng: Đang cập nhật

Giới thiệu nội dung

Design, Simulation, Fabrication and Performance Analysis of a Piezoresistive Micro Accelerometer

Nội dung tài liệu:

Tài liệu này trình bày một nghiên cứu toàn diện về thiết kế, mô phỏng, chế tạo và phân tích hiệu suất của vi gia tốc kế áp điện trở. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển một phương pháp thiết kế hiệu quả cho cảm biến gia tốc MEMS (Microelectromechanical Systems) đa trục, đặc biệt là gia tốc kế áp điện trở.

Chương 1 cung cấp một cái nhìn tổng quan về động lực học của đề tài, các loại gia tốc kế silicon, cảm biến gia tốc đa trục và các vấn đề tối ưu hóa trong thiết kế cảm biến MEMS. Nó cũng giới thiệu tổng quan về công nghệ MEMS và các ứng dụng của nó.

Chương 2 đi sâu vào các khái niệm thiết kế MEMS ứng dụng cho gia tốc kế áp điện trở, tập trung vào nguyên lý hoạt động của các gia tốc kế vòng hở và mô tả các đặc tính động lực học của chúng.

Chương 3 trình bày quy trình tổng hợp và tối ưu hóa thiết kế MEMS phân cấp, được phát triển và xác nhận thông qua thiết kế một vi gia tốc kế cụ thể. Chương này cũng mô tả phân tích cấu trúc, ghép nối đa vật lý cho các trường nhiệt-cơ-áp điện trở, và thiết kế mặt nạ quang học.

Chương 4 trình bày quy trình chế tạo hoàn chỉnh vi gia tốc kế MEMS 3 bậc tự do, sau đó là các phép đo tĩnh và động. Các phương pháp phân tích phương sai Allan và mật độ phổ công suất (PSD) được sử dụng để xác định các thông số sai số của cảm biến và mạch điện tử.

Chương 5 tập trung vào tối ưu hóa thiết kế cho vi gia tốc kế silicon hiệu năng cao 3 bậc tự do, với mục tiêu đạt được độ nhạy cao hoặc độ phân giải cao. Nghiên cứu xem xét các yếu tố như độ sâu tiếp giáp, nồng độ pha tạp của điện trở áp điện, nhiễu và tiêu thụ điện năng.

Mục lục chi tiết:

  • Declaration
  • Abbreviation & Notations
  • List of Tables
  • List of Figures and Graphs
  • CHAPTER 1: INTRODUCTION
    • 1.1 Motivation and Objectives of This Thesis
    • 1.2 Overview of MEMS
    • 1.3 Reviews on Silicon Micro Accelerometers
    • 1.4 Reviews on Development of Multi-Axis Accelerometers
    • 1.5 Reviews on Performance Optimization of Multi-Axis Accelerometers
    • 1.6 Content of the Thesis
  • CHAPTER 2: TRENDS IN DESIGN CONCEPTS FOR MEMS: APPLIED FOR PIEZORESISTIVE ACCELEROMETER
    • 2.1 Open-loop Accelerometers
  • CHAPTER 3: DESIGN PRINCIPLES AND ILLUSTRATING APPLICATION: A 3-DOF ACCELEROMETER
    • 3.1 Introductions
    • 3.2 Working Principle for a 3-DOF Accelerometers
    • 3.3 A Systematic and Efficient Approach of Designing Accelerometers
    • 3.4 Structure Analysis and the Design of the Piezoresistive Sensor
    • 3.5 Measurement Circuits
    • 3.6 Multiphysic Analysis of the 3-DOF Accelerometer
    • 3.7 Noise Analysis
    • 3.8 Mask Design
    • 3.9 Summary
  • CHAPTER 4: FABRICATION AND CALIBRATION OF THE 3-DOF ACCELEROMETER
    • 4.1 Fabrication Process of the Acceleration Sensor
    • 4.2 Measurement Results
    • 4.3 Summary
  • CHAPTER 5: OPTIMIZATION BASED ON FABRICATED SENSOR
    • 5.1 Introductions
    • 5.2 Pareto Optimality Processes
    • 5.3 Summary
  • CONCLUSIONS