文档介绍：该【MEMS加速度传感器的原理与构造 】是由【幸福人生】上传分享，文档一共【28】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【MEMS加速度传感器的原理与构造 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。MEMS加速度传感器的原理与构造2微系统设计与应用加速度传感器的原理与构造班级:2012机自实验班指导教师:xxx小组成员:xxxxx大学机械工程学院二OO五年十一月目录2目录2目录1压阻式加速度传感器 硅帽部分 、划片 102电容式加速度传感器 173其他加速度传感器 204加速度传感器的应用 21参考文献 23目录2压阻式加速度传感器22压阻式加速度传感器压阻式器件是最早微型化和商业化的一类加速度传感器。这类加速度传感器的悬臂梁上制作有压敏电阻,当惯性质量块发生位移时:会引起悬臂梁的伸长或压缩,改变梁上的应力分布,。这样,通过两个或四个压敏电阻形成的电桥就可实现加速度的测量。其特点在于压阻式加速度传感器低频信号好、可测量直流信号、输入阻抗低、且工作温度范围宽,同时它的后处理电路简单、体积小、质量轻,因此在汽车、测振、航天、航空、航船等领域有广泛的应用。、质量块、固定框组成。压阻式加速度传感器实质上是一个力传感器,他是利用用测量固定质量块在受到加速度作用时产生的力F来测得加速度a的。在目前研究尺度内,可以认为其基本原理仍遵从牛顿第二定律。也就是说当有加速度a作用于传感器时,传感器的惯性质量块便会产生一个惯性力:F=ma,此惯性力F作用于传感器的弹性梁上,便会产生一个正比于F的应变。,此时弹性梁上的压敏电阻也会随之产生一个变化量△R,由压敏电阻组成的惠斯通电桥输出一个与△R成正比的电压信号V。。电桥采用恒压源供电,桥压为。设、为正应变电阻,、为负应变电阻,则电桥的输出表达式为:压阻式加速度传感器22我们在电阻布局设计、制造工艺都保证压敏电阻的一致性,因此可以认为有的压敏电阻和压敏电阻的变化量都是相等的,即:则电桥输出的表达式变为:,,材料的体电阻率发生变化的材料性能。晶体结构的形变破坏了能带结构,从而改变了电子迁移率和载流子密度,使材料的电阻率或电导发生变化。一根金属电阻丝,在其未受力时,原始电阻值为:式中,电阻丝的电阻率;电阻丝的长度;电阻丝的截面积。当电阻丝受到拉力作用时,将伸长,横截面积相应减少,电阻率则因晶格发生变形等因素的影响而改变,故引起电阻值变化。对全微分,并用相对变化量来表示,。若径向应变为,由材料力学可知,式中为电阻丝材料的泊松系数,又因为,代入式可得灵敏系数为对于半导体电阻材料,,即因机械变形引起的电阻变化可以忽略,电阻的变化率主要由引起,即可见,压阻式传感器就是基于半导体材料的压阻效应而工作的。,掺入杂质可形成P型或N型半导体。其压阻效应是因在外力作用下,原子点阵排列发生变化,导致载流子迁移率及浓度发生变化而形成的。由于半导体(如单晶硅)是各向异性材料,因此它的压阻效应不仅与掺杂浓度、温度和材料类型有关,还与晶向有关。压阻效应的强弱可以用压阻系数来表征。压阻系数π被定义为单位应力作用下电阻率的相对变化。压阻效应有各向异性特征,沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流,其电阻率变化会不相同。晶轴坐标系压阻系数的矩阵可写成由此矩阵可以看出,独立的压阻系数分量只有、、三个。称为压阻式加速度传感器42纵向压阻系数;称为横向压阻系数;,、、是相对于晶轴坐标系三个晶轴方向的三个独立分量。有了晶轴坐标系的压阻系数之后,就可求出任意晶向的纵向压阻系数及横向压阻系数。设某晶面的晶向的方向余弦为、、,其某一横向的方向余弦为、、,则可求出:如果单晶体在此晶向上同时有纵向应力的作用,则在此晶向上(必须是电流流过方向)的电阻率相对变化,可按下式求得:此式说明,在同一晶体上由两部分组成,一部分是由纵向压阻效应引起的,一部分是由横向压阻效应引起的。下表给出了硅和锗中的独立压阻系数分量的值。硅和锗的独立压阻系数材料类型电阻率P----------5-:质量块的质量;悬臂梁的宽度和厚度,;质量块中心至悬臂梁根部的距