【摘 要】
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论文综述了MEMS技术的发展概况,并对隧道加速度计进行了全面的总结.研究了电子隧道加速度计中的致动技术,采用静电致动作为电子隧道加速度计的致动方式.阐述了平板电极驱动和
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论文综述了MEMS技术的发展概况,并对隧道加速度计进行了全面的总结.研究了电子隧道加速度计中的致动技术,采用静电致动作为电子隧道加速度计的致动方式.阐述了平板电极驱动和梳齿电极驱动的原理,对平板电极的失稳条件进行了分析.建立了粗精调结合的平板和梳齿静电驱动模型,探讨了驱动电压与位移的关系,并分析了模型灵敏度.为电子隧道加速度计的致动设计提供了理论基础.设计了垂直力平衡式和横向双元件式两种结构的电子隧道加速度计,并对加工工艺进行了深入研究.对垂直力平衡式加速度计的质量-弹簧系统的固有频率和力弹性常数进行了有限元计算,获得了三阶振形和动态参数.设计了加速度计的表面硅工艺,解决了加工中遇到的金属电极脱落、多晶硅应力释放等问题,提出了带有金属层、牺牲层的多晶硅870℃,30分钟退火工艺,既实现多晶硅结构应力平稳释放和导电性能,又保证Cr/Pt金属层结构完好无损.建立了四端固支、带联系横梁的微机械质量-弹簧系统的数学模型,并提出了该系统的固有频率和力弹性常数计算公式及二阶固有频率的优化方法.完成了横向双元件式隧道加速度计器件的初步性能测试.测定了器件中的质量-弹簧系统的力弹性常数和固有频率.在闭环控制下实现了隧道电流的稳定输出,加速度计工作频率可达2kHz,分辨率理论极限值为0.37μg/Hz<1/2>.
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