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毫米波MEMS开关自激励机理实验验证结构的模拟与设计 被引量：1
1
作者 肖建斌 廖小平 周易 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期923-928,共6页
提出了一种新型的毫米波MEMS开关自激励机理的实验验证结构,该结构由一分四功率分配器和5个相同开关形成的阵列组成.通过CST Microwave Studio和HFSS电磁仿真软件完成了一分四功率分配器和开关阵列的设计.在频率为35 GHz时,一分四功率... 提出了一种新型的毫米波MEMS开关自激励机理的实验验证结构,该结构由一分四功率分配器和5个相同开关形成的阵列组成.通过CST Microwave Studio和HFSS电磁仿真软件完成了一分四功率分配器和开关阵列的设计.在频率为35 GHz时,一分四功率分配器的4个输出端口的隔离度小于-48 dB,同时由于结构的对称性,4个输出端口具有等分功率的性质.这2个特性对开关自激励机理的实验验证的功能实现至关重要.设计的毫米波MEMS电容式并联开关在35 GHz的插入损耗为0.076 dB,隔离度为-55 dB;设计的毫米波MEMS直接接触式串联开关在35 GHz具有0.14 dB的插入损耗和-25 dB隔离度. 展开更多
关键词 毫米波 MEMS开关 自激励 实验验证
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基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器设计
2
作者 谢宇浩 吕丝旭 张志强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1109-1113,共5页
提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究... 提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究了超材料吸波结构的结构参数与红外吸收光谱和吸收率之间的关系,并优化出用于检测人体红外辐射的超材料吸波结构尺寸。结果表明,当红外光波长范围为9.5μm~10.5μm时,该传感器的红外吸收率优于0.38,其中在波长为9.989μm处出现红外吸收峰,其最大吸收值为0.997。由超材料吸波结构产生的热量传递到其下方的热电堆,通过多物理场仿真可得热电堆的热端和冷端的温差为0.046 K,进而转化为输出电压,从而验证了整体设计的有效性。 展开更多
关键词 红外温度传感器 超材料吸波结构 热电堆 MEMS
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静电执行的MEMS多层膜材料参数在线提取方法 被引量：8
3
作者 聂萌 黄庆安 +2 位作者 王建华 戎华 李伟华 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1537-1543,共7页
基于静电执行结构 ,结合能量法 ,推导出不等宽多层两端固支梁在静电作用下发生吸合 (pull- in)现象时吸合电压的解析表达式 ,并用数值方法进行了拟合修正 ,用 Coventorware软件进行的模拟表明所得拟合表达式具有较高的精度 .由于吸合电... 基于静电执行结构 ,结合能量法 ,推导出不等宽多层两端固支梁在静电作用下发生吸合 (pull- in)现象时吸合电压的解析表达式 ,并用数值方法进行了拟合修正 ,用 Coventorware软件进行的模拟表明所得拟合表达式具有较高的精度 .由于吸合电压与梁的材料参数和几何尺寸有关 ,通过改变梁的几何尺寸可以得到不同的吸合电压值 ,从而得到梁各层材料的参数 。 展开更多
关键词 两端固支梁 吸合 材料参数提取 模拟
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谐振式MEMS温度传感器设计 被引量：16
4
作者 马洪宇 黄庆安 秦明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2022-2027,共6页
为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度... 为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度的测量。根据硅基传感器的正面腐蚀工艺,设计了谐振悬臂梁的双层结构,采用有限元方法分析了悬臂梁的谐振模态、可利用的振型及其温度与各模态谐振频率的关系,并利用多普勒振动系统对悬臂梁的谐振特性进行了研究。实验发现悬臂梁的二阶弯曲振型Q值相对于其它振型是最大的,其Q值约为150;高阶振型特别是二阶弯曲振型适合用于以ZnO为压电材料的温度传感器的频率检测,并且具有相对较高的灵敏度(约为20Hz/℃)和频率温度系数(1.9×10-4/℃)。结果表明,微型温度传感器能够满足气象温度检测的要求,并具有抗干扰能力强、灵敏度高、信号传输接口简单等优点。 展开更多
关键词 温度传感器 微机电系统(MEMS) 频率测量 谐振 悬臂梁
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RF MEMS开关吸合电压的分析 被引量：6
5
作者 董乔华 廖小平 +1 位作者 黄庆安 黄见秋 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期163-167,共5页
吸合电压是MEMS静电执行器的重要参数,针对RFMEMS开关,详细分析了开关在不同执行方式下的吸合电压.对于执行电压是脉冲方式而言,开关梁受迫振动,不同于准静态方式,此时使开关发生吸合的执行电压为动态吸合电压,计算表明比准静态吸合电压... 吸合电压是MEMS静电执行器的重要参数,针对RFMEMS开关,详细分析了开关在不同执行方式下的吸合电压.对于执行电压是脉冲方式而言,开关梁受迫振动,不同于准静态方式,此时使开关发生吸合的执行电压为动态吸合电压,计算表明比准静态吸合电压小8%.通过简化的弹性系数和精确的电容计算公式,详细分析了基于CPW的双端固支梁开关的准静态和动态吸合电压.分析了环境阻尼对动态吸合电压的影响,阻尼使得开关的两种吸合电压差别变小.最后分析了射频输入功率对开关吸合电压的影响,射频输入功率会降低吸合电压,如果输入功率足够大,吸合电压将会降为零,此时MEMS开关会发生自执行失效. 展开更多
关键词 RF MEMS开关 吸合电压 准静态 动态 阻尼
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一种基于MEMS工艺的二维风速传感器的设计 被引量：4
6
作者 沈广平 吴剑 +2 位作者 张骅 秦明 黄庆安 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1830-1835,共6页
给出了一种基于MEMS工艺的二维热风速传感器的设计、制造以及测试结果.该传感器采用恒功率工作方式,利用热温差的方法测量风速和风向.本传感器采用MEMS剥离工艺在玻璃衬底上同时加工出加热电阻和测温电阻,利用简单可靠的加工工艺实现了... 给出了一种基于MEMS工艺的二维热风速传感器的设计、制造以及测试结果.该传感器采用恒功率工作方式,利用热温差的方法测量风速和风向.本传感器采用MEMS剥离工艺在玻璃衬底上同时加工出加热电阻和测温电阻,利用简单可靠的加工工艺实现了热隔离和高灵敏度.经过风洞风速风向测试,得知传感器的风速量程超过10m/s,360°范围内风向测量误差不超过8°.传感器的响应时间不超过1s,功耗为10mW. 展开更多
关键词 MEMS 剥离工艺 风速 风向 流量传感器
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芯片粘接工艺对MEMS性能影响的单元库法模型 被引量：7
7
作者 宋竞 黄庆安 唐洁影 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期156-161,共6页
芯片粘接工艺引起的器件-封装热失配会对MEMS器件的可靠性和性能产生显著影响.常用FEM模拟在分析此类问题时比较费时且缺乏明确的理论意义.文中基于单元库法思路提出了该类问题的理论建模方法,并依此举例分析了芯片粘接工艺中各可变参... 芯片粘接工艺引起的器件-封装热失配会对MEMS器件的可靠性和性能产生显著影响.常用FEM模拟在分析此类问题时比较费时且缺乏明确的理论意义.文中基于单元库法思路提出了该类问题的理论建模方法,并依此举例分析了芯片粘接工艺中各可变参数对双端固支梁pull-in电压的影响,其结论与Ansys模拟结果一致.该方法简单准确,对MEMS的封装-器件协同设计将有着实际的意义. 展开更多
关键词 MEMS封装 协同设计 芯片粘接 单元库法 step—up锚区
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一种新型MEMS微波功率传感器的理论模型与优化设计 被引量：10
8
作者 黄从朝 黄庆安 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1938-1944,1950,共8页
提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏... 提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏度、时间常数、噪声的理论解析式.最后根据拉格朗日乘数法原理,以给定的时间常数和噪声大小为约束条件,求得灵敏度达最大时热偶长度和串联数目的最佳值. 展开更多
关键词 新型MEMS微波功率传感器 热电堆 理论模型 优化
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MEMS工艺中反应离子深刻蚀硅片的数值模型研究 被引量：7
9
作者 张鉴 黄庆安 李伟华 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1426-1429,1433,共5页
反应离子深刻蚀(DRIE)是目前MEMS加工中便捷有效的主流加工工艺之一.开发较为快捷有效的工艺仿真模型与工具,对于工艺的数值预报,有着重要的作用.通过对现有表面演化算法的比较,建立了一种基于单一表面演化算法的反应离子深刻蚀模型,有... 反应离子深刻蚀(DRIE)是目前MEMS加工中便捷有效的主流加工工艺之一.开发较为快捷有效的工艺仿真模型与工具,对于工艺的数值预报,有着重要的作用.通过对现有表面演化算法的比较,建立了一种基于单一表面演化算法的反应离子深刻蚀模型,有效地解决了运算效率、材料区分等问题及对原表面演化算法稳定性的改善,并对深刻蚀中的淀积模型进行了改进.与实验结果较为一致的模拟结果验证了本文模型的有效性. 展开更多
关键词 反应离子深刻蚀 表面演化算法 模型 仿真
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MEMS磁场传感器的设计及测试 被引量：6
10
作者 陈洁 秦明 黄庆安 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期929-933,共5页
以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模... 以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后用多普勒仪对传感器的频率和振动幅度进行测试,并对传感器的感生电动势与磁场、电流的关系进行了测试.实验结果与理论分析一致,该传感器的灵敏度为14 mV/mT.该传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试. 展开更多
关键词 磁场传感器 MEMS 洛仑兹力 谐振
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一种能满足MEMS微梁固支边界条件的锚 被引量：4
11
作者 戎华 黄庆安 +1 位作者 聂萌 李伟华 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期707-710,共4页
在MEMS领域 ,微梁广泛应用于各种器件及材料参数的提取中 ,但是由表面微加工工艺制成的单层台阶型锚 ,往往不能使微梁满足理想固支的边界条件 ,从而给器件设计和材料参数的提取带来较大的误差 .为了解决这一问题 ,文中提出了一种结构新... 在MEMS领域 ,微梁广泛应用于各种器件及材料参数的提取中 ,但是由表面微加工工艺制成的单层台阶型锚 ,往往不能使微梁满足理想固支的边界条件 ,从而给器件设计和材料参数的提取带来较大的误差 .为了解决这一问题 ,文中提出了一种结构新颖的锚 ,经Coventorwear软件模拟表明 ,该锚能提供接近理想固支的边界条件 . 展开更多
关键词 表面微加工 固支边界条件 锚 版图
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热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响 被引量：3
12
作者 李明 宋竞 +1 位作者 黄庆安 唐洁影 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期157-162,共6页
MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支... MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导. 展开更多
关键词 MEMS 封装效应 固支梁 谐振频率 协同设计
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MEMS磁场传感器的研究进展 被引量：8
13
作者 陈洁 黄庆安 秦明 《电子器件》 EI CAS 2006年第4期1384-1388,共5页
磁场检测在工农业生产和人们日常生活中非常普遍。随着微电子机械(MEMS)的发展,用MEMS技术研制磁场传感器正获得越来越多的研究。基于MEMS磁场传感器的原理,对各类磁场传感器做了简要介绍,评述了各种MEMS磁场传感器的加工工艺及工作原理... 磁场检测在工农业生产和人们日常生活中非常普遍。随着微电子机械(MEMS)的发展,用MEMS技术研制磁场传感器正获得越来越多的研究。基于MEMS磁场传感器的原理,对各类磁场传感器做了简要介绍,评述了各种MEMS磁场传感器的加工工艺及工作原理,并对MEMS磁场传感器的发展进行了展望。 展开更多
关键词 磁场传感器 MEMS 洛仑兹力 谐振
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MEMS薄膜纵向断裂强度的静电测试结构模型与模拟 被引量：10
14
作者 梅年松 黄庆安 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期82-86,共5页
根据 Bore提出的一种 MEMS薄膜断裂强度静电测试结构 ,给出了一种改进的数学模型 ,根据此数学模型可以很简单地测出 MEMS薄膜的断裂强度 .对各种不同尺寸的结构用 Coventor软件对所给模型进行了验证 。
关键词 MEMS薄膜 断裂强度 静电测试结构 数学模型
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MEMS多层膜残余应力全场光学在线测试 被引量：5
15
作者 聂萌 黄庆安 李伟华 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期1028-1032,共5页
提出了一种基于背面腐蚀的多层膜残余应力测试方法.此法可以简化测量过程,仅需要依次腐蚀基片背面的各层薄膜,用激光全场测量法测出相应的曲率半径,而无须腐蚀基片正面有用层,就可以提取各层薄膜的残余应力.模拟及实验证明,这是一种精... 提出了一种基于背面腐蚀的多层膜残余应力测试方法.此法可以简化测量过程,仅需要依次腐蚀基片背面的各层薄膜,用激光全场测量法测出相应的曲率半径,而无须腐蚀基片正面有用层,就可以提取各层薄膜的残余应力.模拟及实验证明,这是一种精度较高而且简单易行的薄膜残余应力在线提取方法. 展开更多
关键词 残余应力 多层膜 曲率半径
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单片集成MEMS电容式压力传感器接口电路设计 被引量：3
16
作者 黄晓东 张筱朵 +2 位作者 王斌 秦明 黄庆安 《微纳电子技术》 CAS 2007年第7期502-504,共3页
介绍了一种单片集成电容式压力传感器接口电路，该电路基于电容一频率转化原理，并通过差频消除了温度变化和工艺波动对电路性能的影响。使用Pspice对接口电路的误差特性进行了分析，并依据仿真结果确定了电路的相关参数。最后给出电路... 介绍了一种单片集成电容式压力传感器接口电路，该电路基于电容一频率转化原理，并通过差频消除了温度变化和工艺波动对电路性能的影响。使用Pspice对接口电路的误差特性进行了分析，并依据仿真结果确定了电路的相关参数。最后给出电路的测试结果，测试结果与仿真结果一致，在80～110kPa量程内，接口电路的分辨率为3．77Hz／hPa。 展开更多
关键词 微机电系统 单片集成 电容接口电路 电容-频率转化
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微电子与微电子机械系统(MEMS)中的现代光学测试技术 被引量：3
17
作者 何小元 康新 +1 位作者 衡伟 黄庆安 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期447-451,共5页
介绍了微电子和微电子机械系统 (MEMS)中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量 ,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量 ,灵敏度可达 0 .... 介绍了微电子和微电子机械系统 (MEMS)中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量 ,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量 ,灵敏度可达 0 .1微米。 展开更多
关键词 微电子机械系统 微电子 光测力学
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低阈值电压RF MEMS开关的力学模型 被引量：3
18
作者 郑惟彬 黄庆安 +1 位作者 李拂晓 金玉丰 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期500-503,共4页
采用大激励极板的螺旋型膜开关在保持优异的高频特性的同时 ,可以获得较低的阈值电压。但是对这种结构的设计缺乏足够理论分析。文中将在 Ansys软件数值求解的基础上 ,研究缺口尺寸和开关阈值电压的关系 。
关键词 微机电系统 阈值电压 RFMEMS开关 力学模型 ANSYS软件 缺口尺寸
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振动作用对MEMS微结构湿汽吸附的影响(英文) 被引量：3
19
作者 唐洁影 陈龙龙 宋竞 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2009年第2期173-177,共5页
为了提高检测微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)结构谐振频率的准确性,笔者针对湿汽对MEMS微结构影响的问题,进行了实验设计,并分析了MEMS微结构在振动载荷下谐振频率的变化特性.结果表明,振动初期谐振频率的变化是由... 为了提高检测微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)结构谐振频率的准确性,笔者针对湿汽对MEMS微结构影响的问题,进行了实验设计,并分析了MEMS微结构在振动载荷下谐振频率的变化特性.结果表明,振动初期谐振频率的变化是由于MEMS微结构吸附及解吸附湿汽的作用造成的,而并非是由结构刚度的变化引起的.因此,利用谐振频率检测结构参数变化的实验中,考虑环境湿度的影响十分必要. 展开更多
关键词 微机电系统 固支梁 谐振频率 湿汽 振动
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一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟 被引量：8
20
作者 田涛 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期611-614,共4页
提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度... 提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1-6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6-20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。 展开更多
关键词 MEMS 微波功率传感器 三明治结构 热传导 回波损耗
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