基于共振隧穿二极管的微加速度传感器设计.pdf

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1、、_、一2013年第32卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)71基于共振隧穿二极管的微加速度传感器设计郝晓剑，张斌珍(1．中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051；2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：介绍了共振隧穿效应，并在此基础上利用共振隧穿二极管(RTD)设计了共振隧穿压阻式的微加速度传感器实验检测方案。对所设计的微加速度传感器进行加速度的电压输出线性度、频率响应以及不同偏压下加速度计的灵敏度等进行全面系统测试，并且进行了高低温试验、冲击响应对

2、比分析等相关试验。研究结果为共振隧穿加速度传感器提供了全面、准确的数据，为压阻式RTD传感器的研究提供了可靠依据。关键词：共振隧穿；共振隧穿二极管；加速度传感器；测试中图分类号：TN306文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)10--0071-03D,es"iLI~Zn0nmicroaccelerationsensorbased0nRKT’l。DHAOXiao-jianr．ZHANGBin—zhen’。(1．ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory，NorthUniver

3、sityofChina，Taiyuan030051，China；2．KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Resonancetunnellingeffectisintroducedandtheresonanttunnellingpiezoresistivemicroaccelerationsensorexperimentaldetectionsc

4、hemeisdesignedbasedontheresonanttunnellingdiode(RTD)．Theoutputlinearity，frequencyresponseandsensitivityofaceelerometerunderdifferentbiasiscomprehensivelytested．Thehighandlowtemperatureexperimentsandthecomparativeanalysisofimpulseresponseexperimentsarealsoconducted．Researchresultsprov

5、idecomprehensiveandaccuratedatas，andprovidereliablebasisforresonanttunnellingpiezoresistiveRTDsensor．Keywords：resonanttunnelling；resonanttunnellingdiode(RTD)；accelerationsensor；test0引言的压阻效应所设计的，相对于传统硅材料的加速度计，具有随着微机电系统(MEMS)技术的发展，器件有效的敏体积更小、灵敏度更高、功耗更小等特点，是未来MEMS加感部分也随之急剧减小，致使MEMS器件的灵敏

6、度和分辨速度传感器发展的一个重要方向。率等指标的提高已达到检测的极限状态，无法得到进一步对于RTD加速度传感器的性能检测方面也就成为提高，因而限制了检测精度的发展，难以适用于现代仪器发其能否用于实际中的一个重要的影响因素。而目前对其具展的需要。目前的微加速度计研究主要集中在硅材料工艺体的检测方案和检测数据还研究的不够，因而，本文根据共范围，但是由于其材料本身性能的限制，也就产生了上述所振隧穿效应的原理设计了电路检测方案，并对其进行了测遇到的问题。因而目前亟需发展基于新原理、新效应、试，得到了有效的测试数据。新功能的器件和系统，打破硅材料的限制，开辟出一个新的1共

7、振隧穿压阻效应与检测方案设计技术领域。1．1共振隧穿压阻效应电子的共振隧穿效应显示了良好的电子工程应用价在经典力学的观点中，一个能量低于势垒的粒子是不值，将其应用于MEMS器件中可以突破常规器件的性能检能穿过这个势垒的，因而，在势垒后方发现此粒子的概率也测极限。本文介绍的基于共振隧穿效应的微加速度传感器为0。然而在量子力学的观点中，在势垒后方仍有一定几就是基于共振隧穿二极管(resonanttunnellingdiode，RTD)率发现粒子，也就是说，即使粒子的能量低于垫垒高度，它收稿日期：2013-03-21基金项目：国家自然科学基金资助项目(61176115

8、)72传感器与微系统第3