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        MEMS加速度計在聲學拾音器中的應用

        作者: 時間:2010-11-02 來源:網絡 收藏

          引言

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/151388.htm

          1 (微機電系統)利用專為半導體集成電路所開發的制造工藝設施實現生產制造。微機電結構的實現方法是通過在半導體基片上刻蝕特定的圖形,來實現傳感器單元或者可以移動零點幾微米的機械執行器。壓力傳感器是第一類批量的產品,如今用于負責監測數以億計的發動機歧管和輪胎的壓力;而則用于安全氣囊、翻滾檢測以及汽車報警系統,時間也已超過15年之久。

          MEMS 2 還用于消費電子領域里的運動感應,如視頻游戲與手機。MEMS微鏡光學執行器用于投影儀、HDTV以及數字影院。近幾年,MEMS麥克風3也開始進入廣闊的消費市場,包括手機、藍牙耳機、個人計算機以及數碼相機等。

          本文將討論MEMS產品中所采用的一些關鍵技術,并討論這些技術如何為傳感器帶來新

          MEMS加速度計技術

          典型的MEMS加速度計的核心單元是一個由兩組指狀柵條組成的可移動條形結構:其中一組固定到基片上一個實體地平面上;而另一組則連接到一個安裝到一組彈簧上的質量塊上,該彈簧能夠根據所施加的加速度產生移動。所施加的加速度(圖1)將改變固定和移動柵條之間的電容。4

          

        MEMS加速度計結構 www.elecfans.com


          圖1:MEMS加速度計結構。

          

        ADXL50 MEMS加速度計結構 www.elecfans.com

          圖2:ADXL50 MEMS加速度計結構。

          這些MEMS結構的尺寸為微米量級(圖2),故需要精度極高的半導體光刻和蝕刻工藝技術。MEMS結構通常采用單晶硅形成,或者采用以極高的溫度沉積到單晶硅晶圓表面上的多晶硅。采用這一靈活的技術可以形成機械特性差異很大的結構。其中一個可以控制和可改變的機械參數是彈簧剛度。設計中還可以改變傳感單元的質量以及結構阻尼。傳感器可以實現從零點幾個g到數百個g加速度的感應,其帶寬高達20kHz。

          

        ADXL202 ±2 g加速度計 www.elecfans.com

          圖3:ADXL202 ±2 g加速度計。

          MEMS傳感單元可以被連接到位于同一芯片(圖3)或者不同芯片(圖4)上的信號調理電路。對于單芯片解決方案,傳感單元的電容可以低至每g 1-2毫微微法拉,這相當于10-18F的測量分辨率! 而在雙芯片架構中,MEMS單元的電容必須足夠高,以克服MEMS和ASIC調理電路之間連接線的寄生電容影響。5

          

          圖4:典型的雙芯片加速度計的截面圖。

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