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MEMS传感器常用的几种传导机制

时间:2021-07-12 点击次数:

mems加速度计包括弹簧质量系统,类似于许多其他mems加速度计。质量反应外部加速度(静态加速度(如重力)或动态加速度(如速度变化),其物理位移由传导机制检测。MEMS传感器最常用的传导机制有电容式、压阻式、压电式或磁性。它采用电容传导机制,通过电容变化检测运动,电容变化可以通过读取电路转换成电压或电流输出。虽然硅片上的所有三轴传感器都采用了电容传导机制,但X/Y传感器和Z传感器采用了两种完全不同的电容检测结构。基于差分平面内叉指的X/Y传感器是平面外平行板电容传感器。


MEMS传感器常用的几种传导机制(图1)

如果传感器上有压缩应力或拉应力,MEMS芯片会翘曲。由于检测质量块通过弹簧悬挂在衬底上方,不会与衬底一起翘曲,但质量块与衬底之间的间隙会发生变化。对于X/Y传感器来说,由于平面内位移对叉指电容变化的影响最大,间隙不在电容灵敏度方向,这是由于边缘电场的补偿。但是对于Z传感器来说,衬底和检测质量块之间的间隙实际上是检测间隙。因此,它会直接影响Z传感器,因为它有效地改变了Z传感器的检测间隙。此外,Z传感器位于芯片的中心。只要芯片受到任何应力,这个位置就会产生最大的翘曲。

除了物理应力外,由于z轴上的热传递在大多数应用中不对称,所以z轴传感器上经常存在温度梯度。在典型应用中,传感器焊接在印刷电路板上,整个系统。X和Y轴的热传递主要通过封装周围的焊点传递给对称的PCB。但是在z方向,由于芯片顶部有焊点和对流,热量通过底部传递,热量通过空气传递到封装。由于这种不匹配,z轴上会出现残留的温差梯度。正如物理压缩/拉应力一样,z轴不会因加速而产生偏移。

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