MEMS傳感器常用的幾種傳導(dǎo)機制

mems加速度計包括彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，類似于許多其他mems加速度計。質(zhì)量反應(yīng)外部加速度(靜態(tài)加速度(如重力)或動態(tài)加速度(如速度變化)，其物理位移由傳導(dǎo)機制檢測。MEMS傳感器最常用的傳導(dǎo)機制有電容式、壓阻式、壓電式或磁性。它采用電容傳導(dǎo)機制，通過電容變化檢測運動，電容變化可以通過讀取電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。雖然硅片上的所有三軸傳感器都采用了電容傳導(dǎo)機制，但X/Y傳感器和Z傳感器采用了兩種完全不同的電容檢測結(jié)構(gòu)。基于差分平面內(nèi)叉指的X/Y傳感器是平面外平行板電容傳感器。

如果傳感器上有壓縮應(yīng)力或拉應(yīng)力，MEMS芯片會翹曲。由于檢測質(zhì)量塊通過彈簧懸掛在襯底上方，不會與襯底一起翹曲，但質(zhì)量塊與襯底之間的間隙會發(fā)生變化。對于X/Y傳感器來說，由于平面內(nèi)位移對叉指電容變化的影響最大，間隙不在電容靈敏度方向，這是由于邊緣電場的補償。但是對于Z傳感器來說，襯底和檢測質(zhì)量塊之間的間隙實際上是檢測間隙。因此，它會直接影響Z傳感器，因為它有效地改變了Z傳感器的檢測間隙。此外，Z傳感器位于芯片的中心。只要芯片受到任何應(yīng)力，這個位置就會產(chǎn)生最大的翹曲。

除了物理應(yīng)力外，由于z軸上的熱傳遞在大多數(shù)應(yīng)用中不對稱，所以z軸傳感器上經(jīng)常存在溫度梯度。在典型應(yīng)用中，傳感器焊接在印刷電路板上，整個系統(tǒng)。X和Y軸的熱傳遞主要通過封裝周圍的焊點傳遞給對稱的PCB。但是在z方向，由于芯片頂部有焊點和對流，熱量通過底部傳遞，熱量通過空氣傳遞到封裝。由于這種不匹配，z軸上會出現(xiàn)殘留的溫差梯度。正如物理壓縮/拉應(yīng)力一樣，z軸不會因加速而產(chǎn)生偏移。

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