Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
·Преобразователи силы и давления
·Акселерометры
·Вибропреобразователи, виброметры
·Кремниевый преобразователь давления
·Полупроводниковый акселерометр
Сила, давление, перемещение, расход
Главная >> Преобразователи силы и давления >> Интегральный полупроводниковый балочный акселерометр
русский / english
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Интегральный полупроводниковый балочный акселерометр
Технологии современной микроэлектроники позволяют создавать миниатюрные акселерометры (МЭМС структуры) со стабильными метрологическими характеристиками и другими техническими параметрами позволяющих применять их в самых разнообразных технических устройствах и решать различные научные, технические, производственные задачи.
Как примеры можно рассмотреть некоторые из видов балочных акселерометров на основе кремниевых структур. Интегральный балочный кремниевый акселерометр представляет собой микроконструкцию (рис. 1). Она состоит из кремниевого кристалла, ориентированного в плоскости (100). В кристалле с помощью анизотропного травления изготовлена балка с концентратором механических напряжений и с массивной частью - инерционной массой, которую можно выполнить либо из кремния вместе с балкой, либо из другого материала, например золота, как показано на рис. 1. Балка отделена от кольцевого основания щелевым отверстием. Кремниевый кристалл закрыт сверху и снизу стеклянными крышками, имеющими вытравленные полости, которые образуют замкнутую камеру, предохраняющую балку и тензоэлемент от воздействия внешней среды и ограничивающую свободный ход балки при перегрузках. Крышки соединяются с кремнием с помощью анодной посадки. На верхней крышке, кроме того, изготовлены контактные площадки, к которым присоединяются внешние проволочные выводы. Размеры акселерометра 2х3х0,6 мм, масса 0,02 г, диапазон измеряемых ускорений от 0,1 до 500 м/см^2, в частотном диапазоне от 0 до 100 Гц.
Рис. 1. Конструкция интегрального балочного акселерометра:
1 - контактные площадки; 2 - р+ - область; 3- р - область; 4 - балка; 5 - воздушный зазор; 6 - кремний; 7 - выемка в крышке; 8 - воздушный зазор; 9 - инерционная масса; 10 - токопроводящий клей; 11 - стеклянная крышка
Интегральный балочный акселерометр. Интегральный балочный механоэлектрический преобразователь (рис. 2) (МЭМС преобразователь) представляет собой миниатюрный кристалл кремния, в котором как единое целое с поддерживающим ее основанием изготовлена тонкая балка, деформирующаяся при воздействии ускорения. Балка соединена одним концом с основанием, а с трех других сторон отделена от основания тонким щелевым отверстием. В месте закрепления балки изготовлен концентратор механического напряжения. Чувствительным элементом является полная мостовая тензорезисторная схема, изготовленная по планарной технологии интегральных микросхем в балке близко к поверхности и месту ее закрепления. Тензорезисторы изготовлены методом ионной имплантации примесей, который позволил значительно упростить технологию изготовления преобразователей.
Подобный балочный преобразователь можно использовать как линейный акселерометр, преобразователь вибраций, преобразователь положения в пространстве и др. Например, при использовании его в качестве акселерометра он обладает следующими характеристиками: размеры кристалла 5x2,5х0,3 мм; толщина балки 10-20 мкм; минимально измеряемое ускорение до 10~2 м/с^2 (может быть увеличено до сотен и тысяч м/с^2); собственная резонансная частота от 1 до нескольких сотен килогерц.
Рис. 2. Интегральный балочный акселерометр:
Литература: В.И.Ваганов. Интегральные тензопреобразователи. Акселерометр
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
