MEMS傳感器常用的幾種傳導(dǎo)機(jī)制

mems加速度計(jì)包括彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，類似于許多其他mems加速度計(jì)。質(zhì)量反應(yīng)外部加速度(靜態(tài)加速度(如重力)或動(dòng)態(tài)加速度(如速度變化)，其物理位移由傳導(dǎo)機(jī)制檢測(cè)。MEMS傳感器最常用的傳導(dǎo)機(jī)制有電容式、壓阻式、壓電式或磁性。它采用電容傳導(dǎo)機(jī)制，通過(guò)電容變化檢測(cè)運(yùn)動(dòng)，電容變化可以通過(guò)讀取電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。雖然硅片上的所有三軸傳感器都采用了電容傳導(dǎo)機(jī)制，但X/Y傳感器和Z傳感器采用了兩種完全不同的電容檢測(cè)結(jié)構(gòu)。基于差分平面內(nèi)叉指的X/Y傳感器是平面外平行板電容傳感器。

如果傳感器上有壓縮應(yīng)力或拉應(yīng)力，MEMS芯片會(huì)翹曲。由于檢測(cè)質(zhì)量塊通過(guò)彈簧懸掛在襯底上方，不會(huì)與襯底一起翹曲，但質(zhì)量塊與襯底之間的間隙會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于X/Y傳感器來(lái)說(shuō)，由于平面內(nèi)位移對(duì)叉指電容變化的影響最大，間隙不在電容靈敏度方向，這是由于邊緣電場(chǎng)的補(bǔ)償。但是對(duì)于Z傳感器來(lái)說(shuō)，襯底和檢測(cè)質(zhì)量塊之間的間隙實(shí)際上是檢測(cè)間隙。因此，它會(huì)直接影響Z傳感器，因?yàn)樗行У馗淖兞薢傳感器的檢測(cè)間隙。此外，Z傳感器位于芯片的中心。只要芯片受到任何應(yīng)力，這個(gè)位置就會(huì)產(chǎn)生最大的翹曲。

除了物理應(yīng)力外，由于z軸上的熱傳遞在大多數(shù)應(yīng)用中不對(duì)稱，所以z軸傳感器上經(jīng)常存在溫度梯度。在典型應(yīng)用中，傳感器焊接在印刷電路板上，整個(gè)系統(tǒng)。X和Y軸的熱傳遞主要通過(guò)封裝周圍的焊點(diǎn)傳遞給對(duì)稱的PCB。但是在z方向，由于芯片頂部有焊點(diǎn)和對(duì)流，熱量通過(guò)底部傳遞，熱量通過(guò)空氣傳遞到封裝。由于這種不匹配，z軸上會(huì)出現(xiàn)殘留的溫差梯度。正如物理壓縮/拉應(yīng)力一樣，z軸不會(huì)因加速而產(chǎn)生偏移。

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