MEMS传感器敏感单元RTD的力敏特性优化.pdf

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1、第25卷第10期传感技术学报Vo1．25No．10CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．20122012年10月OptimizetheForce-SensitiveCharacteristicsofRTDastheSensitiveUnitofMEMSSensorsGUOHao，TANGJun，ZHANGBinzhen，LIUJun，，XUEHui，DINGYukai，(1．KeyLaboratoryofInstrumentationScience＆DynamicMeasurement(N

2、orthUniversityofChina，MinistryofEducation，NorthUniversit)ofChina，Ta0030051，China；2．ScienceandTechnologyonElectronicTest＆MeasurementLaboratory，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：The”bencharea”inthenegativeresistanceareawaseliminatedbyreducingthethickn

3、essofthewel1．andtheresistanceofthenegativeresistancewasimprovedto一7．916f~．Then，theforce-electricalcouplingeffectofRTD(ResonantTunnelDlodes)wastestedbythepressuresystem．Astheresult，thesensitivityofRTDastheMEMSsensorsensitiveunitwasincreasedfrom5．5mA／gto7mA／g．Aswellas．

4、the”bencharea”eliminatesasincreasingthesizeoflaunchregionofRTDstructure．Atthesametime．itsnegativeresistanceincreasesto0．06Q．Finally，thesensitivityofRTDstructureastheunitofMEMSsensorswasimproved．Keywords：RTD(ResonentTunnelDiode)；force—electricalcoupling；biasvoltagesen

5、sitivity；bencheffectEEACC：2560H；7230Mdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．010．007MEMS传感器敏感单元RTD的力敏特性优化水郭浩，唐军，张斌珍，刘俊，薛慧，丁宇凯(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051)摘要：首先通过减小垒前阱的厚度消除了负阻区的“台阶区”，提高负阻区的阻值为一7．916I~，并通过加压测试RTD(共振隧穿二极管)的力电耦合灵敏度，使其灵敏度由原来的5．

6、5mA／g增大到7mA／g，优化了RTD作为MEMS传感器敏感单元的灵敏度，同时也通过增大RTD结构的台面积大小，有效的消除了负阻区的“台阶区”，并使其负阻区的阻值增大为一0．06n，提高了MEMS传感器敏感单元RTD结构的灵敏度。关键词：RTD；力电耦合；偏压灵敏度；台阶效应中图分类号：TB303文献标识码：A文章编号：1004-1699(2012)10-1361-04共振隧穿二极管由于电子的共振隧穿效应使得然而在我们的研究中发现由于势阱中电荷积累电子具有高的迁移率，同时出现负阻区，我们前期研和发射区的三角势垒引起的台阶区使得

7、负阻区并非究利用其介观压阻效应_1嵌入生长RTD结构于线性区，导致负阻区灵敏度差异过大，偏压调制几乎MEMS传感器结构中，在前期的研究中初步探索了无法实现，无法达到RTD结构的实际压阻灵敏度特其力敏效应，制备了水声传感器¨3J，加速度计J，性，实现比硅压阻灵敏度高1～2个数量级⋯。声传感器以及陀螺仪¨一系列MEMS传感器本论文通过减小垒前阱的厚度和改变RTD结构器件，其中制备的RTD嵌人式MEMS水听器灵敏度的发射极台面的大小屏蔽负阻区中的“台阶”，改善达到一140dB，比传统的水听器高约1个数量了负阻区的线性度，提高了RTD结

8、构的偏压灵敏度。级_3j，制备的基于RTD结构检测的加速度计的灵1实验敏度为5．5mV／g，比硅压阻条式加速度计灵敏度高1个数量级。实验中材料嵌入RTD于MEMS微悬臂梁结构项目来源：中国博士后科学基金项目(2011M500544)；重点实验室基金项目(9140