电容式微加速度计的刻度温漂的半解析模型.pdf

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1、第29卷第1期传感技术学报Vo1．29No．12016年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2016Semi—AnalyticalModelforScaleFactorThermalDriftofCapacitiveMicroaccelerometersHEJiangbo，XIEfin，HEXiaoping2,DULianming2,ZHOUWu(1．SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chen

2、gdu610031，China；2．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuang621900，China；3．SchoolofMechatronicsEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China)Abstract：Forthescalefactorthermaldrift(SFTD)o

3、fcapacitivemicroaccelerometers，itssemi—analyticalmodelisestablishedbasedonthedetectionprincipleandthermaldeformationresuhsofmicroaccelerometers．Then。themainfactorsaffectingSFTDareanalyzed．TheresultsshowthatSFTDiscomposedoftwoparts．Thefirstpart，whichismainlydeter

4、minedbythetemperaturecoefficientofelasticmodulusofsilicon，canbereducedbyheavy—doping．Thesecondpartcausedbythethermaldeformationhasrelationshipwiththeelasticmodulusofadhesivesforpackaging，fingerwidth，theratiobetweenwidegapandnarrowgap，andthelocationoftheanchorfor

5、thefixedcombfingers．Thefirstpartandsecondpartarepositiveandnegativerespectively，SOtheycompensateeachother．BasedontheMEMSbulksiliconmicromachining，experimentalsamplesofmicroaccelerometersarefabricated．ThetestingresultsofSFTDverifythetheoreticalanalysisresultsofSF

6、TD．Keywords：capacitivemicroaccelerometers；scalefactorthermaldrift；semi—analyticalmodel；temperaturecoeffi—cientofelasticmodulus；packagingeffect；MEMSEEACC：7320E；7230doi：10．39690．issn．1004—1699．2016．01．009电容式微加速度计的刻度温漂的半解析模型何江波，谢进，何晓平，杜连明，周吴。(1．西南交通大学机械工程学院，成都61003

7、1；2．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621900；3．电子科技大学机械电子工程学院，成都611731)摘要：针对电容式微加速度计的刻度温漂，根据微加速度计的检测原理及热变形的分析结果，建立了刻度温漂的半解析模型，并在此基础上分析了刻度温漂的主要影响因素。分析结果表明，刻度温漂由两部分组成，第一部分主要由单晶硅的弹性模量的温度系数决定，可以通过高掺杂降低；第二部分由微加速度计的热变形引起，它的大小与封装胶的弹性模量、梳齿的宽度、大电容间隙与小电容间隙的比值以及固定梳齿锚点的位置相关；第一部分和第二部分分别是

8、正数和负数，因此相互补偿。基于MEMS体硅微加工工艺，制造了微加速度计的实验样品，刻度温漂的测量结果验证了理论分析结果的正确性。关键词：电容式微加速度计；刻度温漂；半解析模型；弹性模量的温度系数；封装效应；MEMS中图分类号：TH824．4文献标识码：A文章编号：1004-1699(2016)01-0045-06电容式微加速度计是