簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 戴宏達
Hung-Da Dai
論文名稱: CMOS MEMS Z軸微加速度計
CMOS-MEMS z-axis accelerometer
指導教授: 盧向成
Shiang-Cheng Lu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 48
中文關鍵詞: z軸加速度計CMOS微積電電容式感測加速度計
外文關鍵詞: z-axis accelerometer, CMOS-MEMS, Capacitive sensing
相關次數: 點閱:2下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 中文摘要

    本研究的目標設定在利用微機電技術設計並製造一z軸加速度計,並結合CMOS積體電路製程完成一新穎的z軸CMOS MEMS電容式微加速度計。有別於一般文獻內的CMOS MEMS加速度計多是以xy軸作感測,而比較少有z軸方向的感測,此外我們所需要之後製程只需一次簡單的乾蝕刻(HFVPE),且不需任何光罩,相對於一般CMOS MEMS z軸加速度計而言後製程是非常簡單的。
    現今市場中由於Wii遊戲機的推出,使加速度感測計的需求度大幅上升,相關研究亦十分熱門。因此我們提出製作一新穎、製程簡單且具高感測度之z軸微加速度計,而以製作z軸CMOS MEMS電容式微加速計而言,我們所提的乾蝕刻製程有其獨到的適用性,甚至不亞於Analog Devices的iMEMS 製程,因為在設計上其電極離基板稍遠,可以降低寄生電容值,增加SNR。我們結構的特色為只使用單層金屬薄膜,因此結構的厚度很薄(0.9 μm),所以我們的彈簧設計可容易達成低彈性係數的目標,且結構電容之間的間距小於1 μm,因此亦容易設計電容值較大的感測電容。而訊號經由感測電路的放大,實驗結果顯示在受到1 g加速度搖晃時能得到5.7 V之感測電壓,因此我們的感測度為5.7 V/g,加速度計之解析度則可達1 ,而在適當的量測環境下應可達到 μg解析度目標。
    關鍵字:z軸加速度計、CMOS微積電、電容式感測加速度計。


    第一章 序論 1-1 前言 1-2 微機電系統概述 1-3 相關研究發展近況 1-4 研究動機 第二章 微加速度計之設計、分析與模擬 2-1 架構簡介 2-2 結構原理 2-2-1 簡單懸臂樑彈性係數分析 2-2-2 懸臂樑之振動分析 2-2-3 結構受力下之電容 2-3 加速度計結構設計與模擬 2-3-1 加速度計結構 2-3-2 Coventor Ware 模擬 2-4 電路分析與模擬 2-4-1 差動放大電路 2-4-2 Mixer 2-4-3 儀表放大器及低通濾波器 2-4-4 電路模擬 第三章 後製程及量測結果 3-1 後製程之過程與結果 第四章 加速度計量測及改良 4-1 加速度計量測 4-2 加速度計改良 第五章 結論與討論

    [1] N. Yazdi and K. Najafi, “An interface IC for a capacitive micro-g accelerometer,” IEEE int Solid-State Circuits Conf. Digest of Technical Papers, pp. 132-133, 1999.
    [2] A. Selvakumar and K. Najafi, “A high-sensitivity z-axis capacitive silicon accelerometer with a torsional suspension,” J. of Microelectromechanical Systems, vol. 7, no. 2, pp. 192-200, June, 1998.
    [3] M. Lemkin, M. Ortiz, N. Wongkomet, B. Boser, J. Smith, “A 3-axis surface micromachined delta-sigma accelerometer,” IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. Digest of Technical Papers, pp. 202-203, 1997.
    [4] G. Zhang, H. Xie, L.E. de Rosset, and G.K. Fedder, “A lateral capacitive CMOS accelerometer with structural curl compensation,” Tech. Digest 12th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical System (MEMS ’99), pp. 606-611, Orlando, FL, 1999.
    [5] H. Xie and G.K. Fedder, “A CMOS z-axis capacitive accelerometer with comb-finger sensing,” Tech. Digest 13th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical System (MEMS ’2000), Miyazaki, Japan, 2000.
    [6] C. Burrer, J. Esteve, E. Lora-Tamayo, “Resonant silicon accelerometers in bulk micromachining technology – an approach,” J. of Microelectromechanical Systems, vol. 5, no. 2, pp. 122-130, June, 1996.
    [7] C. Yeh and K. Najafi, “CMOS interface circuitry for a low-voltage micromachined tunneling accelerometer,” J. of Microelectromechanical Systems, vol. 7, no. 1, pp. 6-15, March, 1998.
    [8] Jengfeng Wu, Sensing and control electronics for low-mass low-capacitance MEMS accelerometers, Ph.D. Thesis, Dept of Electrical and Computer Engineering, Carnegie Mellon University, 2002.

    [9] G.K. Fedder, Simulation of microelectromechanical systems, Ph.D. Thesis, University of California, Berkeley, 1994.
    [10] T. Smith et al., “A 15-bit electromechanical sigma-delta converter for acceleration measurements,” IEEE Int. Solid-State Circuits conf. Digest of Technical Papers, pp. 160-161, 1994.
    [11] Motorola, XMMAAS40G10D micromachined accelerometer data sheet, Phoenix, AZ, USA.
    [12] C.T.-C. Nguyen, L.P.B. Katehi, and G.M. Rebeiz, Proc. IEEE, vol. 86,no8,p1756-1768,Aug 1998

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE