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基于非晶锗热电阻的柔性MEMS流速传感器的设计与仿真 被引量：1
1
作者 冯剑玮 崔峰 +1 位作者 涂云婷 赵韦良 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第2期168-173,共6页
针对铂等常用金属热敏材料电阻温度系数(TCR)不高,导致热式MEMS流速传感器宽量程测量时功耗高的问题,设计了一种基于非晶锗(a-Ge)薄膜热电阻的低功耗、宽量程柔性MEMS流速传感器。非晶锗热电阻材料具有较高的TCR系数(约为-0.02/K)和室... 针对铂等常用金属热敏材料电阻温度系数(TCR)不高,导致热式MEMS流速传感器宽量程测量时功耗高的问题,设计了一种基于非晶锗(a-Ge)薄膜热电阻的低功耗、宽量程柔性MEMS流速传感器。非晶锗热电阻材料具有较高的TCR系数(约为-0.02/K)和室温电阻率(5Ω·m),传感器在较低的工作温差和功耗下可获得宽量程的流速测量。阐述了该柔性MEMS流速传感器的设计结构、工作原理、3D有限元建模和热-流场仿真结果。利用聚酰亚胺衬底空腔膜上的四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件。四个非晶锗热电阻组成一个惠斯通电桥,同时结合热损失和热温差原理来实现宽量程流速测量和测向。仿真结果表明,惠斯通电桥采用恒电流供电只需120μA,使得非晶锗热阻的工作温度与环境温度之间的温差不高于6K,就可对0~50m/s范围内的流速进行测量,且功耗在1.368mW以内。该柔性流速传感器易于采用MEMS技术批量制造,可贴于曲面应用,非常适于物联网等低功耗流速传感领域。 展开更多
关键词 柔性MEMS 流速传感器 热电阻 非晶锗 仿真
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用于流速测量的微型力传感器的研制
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作者 涂云婷 金敏慧 +1 位作者 张成功 李以贵 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第12期992-998,共7页
设计并仿真了一种压阻式六自由度力传感器及其测量电桥,采用微电子机械系统(MEMS)加工技术制备了以单晶硅为结构材料的六自由度力传感器,完成了传感器芯片的封帽式封装。压阻式六自由度力传感器的尺寸为5 mm×5 mm×3 mm,由传... 设计并仿真了一种压阻式六自由度力传感器及其测量电桥,采用微电子机械系统(MEMS)加工技术制备了以单晶硅为结构材料的六自由度力传感器,完成了传感器芯片的封帽式封装。压阻式六自由度力传感器的尺寸为5 mm×5 mm×3 mm,由传感器芯片、探测柱和封装外壳组成。基于流体的绕流阻力效应,完成了压阻式六自由度力传感器水流流速检测实验。实验证明,该传感器的量程为0~0.55 m/s,可以灵敏检测到低速水流的波动性变化,并且传感器在水流速度为0.45~0.55 m/s的测量范围内灵敏度较高。利用单晶硅材料易于小型化、滞后极小的特点,该六自由度力传感器响应快、环境适应性强、可批量制造。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 六自由度(6-DOF) 力传感器 封装 流速传感器
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双加热电阻柔性MEMS流速传感器的测控电路
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作者 涂云婷 崔峰 赵韦良 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第4期341-347,共7页
为扩大流速传感器的测量量程和应用范围,设计并制造了一种双加热电阻柔性热膜式微电子机械系统(MEMS)流速传感器,它是由一对加热电阻(也可作为测温电阻)、一对测温电阻和一对环境测温补偿电阻组成。主要对该柔性MEMS流速传感器的测控电... 为扩大流速传感器的测量量程和应用范围,设计并制造了一种双加热电阻柔性热膜式微电子机械系统(MEMS)流速传感器,它是由一对加热电阻(也可作为测温电阻)、一对测温电阻和一对环境测温补偿电阻组成。主要对该柔性MEMS流速传感器的测控电路进行仿真设计和风速测试实验研究。基于热温差和热损失的工作原理,使用Matlab/Simulink软件对热敏电阻进行数学建模,并使用Cadence/Pspice软件进行电路仿真分析,设计出了可适用于高速(10~30 m/s)、中速(1~10 m/s)和低速(0~1 m/s)的测控电路系统。风速测试实验实现了0~30 m/s的风速测量,结果表明,传感器的灵敏度最高为32.1 mV/(m/s),在低风速段灵敏度也可达到5.5 mV/(m/s)。该传感器可贴于曲面应用,测量范围广,环境温度适应力强。 展开更多
关键词 柔性微电子机械系统(MEMS) 流速传感器 柔性热膜 双加热电阻 测控电路
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