gaas基共振隧穿压力传感器的设计与仿真new

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1、中北大学硕士学位论文GaAs基共振隧穿压力传感器的设计与仿真姓名：王伟申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：温廷敦20090420GaAs基共振隧穿压力传感器的设计与仿真摘要本文根据国内外研究现状，设计了一种GaAs基共振隧穿压阻式压力传感器，使用计算机软件对其进行了结构尺寸设计及相应的力学和电学方面性能的仿真，得到了相关的仿真图表数据，为基于介观压阻效应的微压力传感器的进一步研究提供了数据支持和理论依据。首先以小挠度变形理论为基础，确定了传感器弹性元件(方形平膜)的位移与应力值的理论计算公式，为以后的计算机仿真模拟分析和共振隧穿薄膜在应变膜上的位置分布提供理论

2、根据。接着利用ANSYS计算机软件，以有限元理论为基础对传感器的弹性元件(方形应变膜)进行了静态分析，内容包括应变膜表面应力分布、计算数值与仿真数值的对比分析以及应变膜尺寸对应力分布的影响，得到了一系列的仿真数据图表。并进一步利用ANSYS软件分别从模态分析、谐响应分析、瞬态结构动力学三个方面对传感器芯片的动态特性进行了研究，得出其动态响应特性，证明其结构的合理性。然后以透射系数和共振隧穿电流的计算的公式为基础，讨论了单阱双垫垒量子阱结构(A1GaAs／GaAs／A1GaAs)的透射系数和I-V特性与垒宽，阱宽之间的关系，得出量子阱结构在不同情况下的准束缚态能级，隧穿电流

3、和电流峰谷比。讨论了在不同应变下I-V曲线的变化，得出了在不同应变下的隧穿电流、电流峰谷比。最后对比了微压力传感器在分别采用硅制力敏电阻薄膜和DBRT结构薄膜作为敏感元件的情况下，各自的压阻系数和传感器灵敏度．发现后者比前者提高了很多．关键词：共振隧穿，有限元，透射系数，I-V曲线，灵敏度DesignandsimulationofGaAs-BasedResonantTunnelingPiezo．ResistivePressureSensorAbstractThisthesisanalysesthecurrentresearchsituationshomeandabroad

4、．TodesignaGaAs·BasedResonantTunnelingPiezo-ResistivePressureSensor,andtoanalysesitsperformanceswithcomputersoftware．DatumanddiagramsfromthethesiswillboostthedevelopmentofGaAs-BasedResonantTunnelingPiezo-ResistivePressureSensor．Firstly,theformulasofdisplacementandstressarededucedtoprovidet

5、heoreticalbasisforsimulation，analysisandthedispositionofDoubleBarrierResonantTunneling(DBRDonstrainfilm．Allabouttheformulasarebasedonthetheoryofsmallflexivity．Secondly,StaticcharacteristicofsensorchipsareanalyzedbyusingANSYSonthebasisoftheFinite-ElementAnalysis(删theory．Thestressdistributi

6、onofstrainfilmundervarioussizesandcomparisonbetweencomputationaldatumandsimulationdataatedemonstratedandvisualresultisachieved．Dynamiccharacteristicofsensorchipisstudiedinmodal，harmonicandtransientstructuredynamicsbyANSYSsoftware，anddynamicresponsecharacteristicisattainedfromtheanalysisre

7、sult．Thirdly,wemakeuseoftheformulaoftransmissioncoefficientandtunnelingcurrentdensitytodiscusstherelationshipthatthetransmissioncoefficientandI-Vcharacteristicrelyonbarrier-widthandwell-widthinAllGaAs／GaAs／AlGaAsquantumwellstructures．Andthetunnelingcurrent，peak-to-v