新型硅麥克風的設(shè)計與分析.pdf

1、微電子機械系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical systems，簡稱MEMS)是由微傳感器、微執(zhí)行器、控制電路、接口電路和電源等部件組成，它的發(fā)展將會對人類的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式和生活方式產(chǎn)生深遠的影響。在如今社會里，大多數(shù)消費類電子產(chǎn)品都沿著小型化、智能化、集成化的方向發(fā)展，而MEMS正好順應(yīng)了這一市場需求，它們對消費類電子產(chǎn)品的最終影響不僅是尺寸質(zhì)量的減小，更降低了生產(chǎn)成本，提高了工作性能。
　　 硅麥克風，

2、作為微電子機械系統(tǒng)中的重要成員。它集成了MEMS的主要優(yōu)點，面積可以達到1mm*1mm甚至更小，然而最為主要的是它和集成電路有著相似的工藝流程，國外已經(jīng)有廠家，比方說德國英飛凌公司，利用集成電路工藝實現(xiàn)了傳感器部分和外圍電路部分的集成，達到整個系統(tǒng)的微型化。
　　 本文主要是對電容式硅麥克風進行分析、設(shè)計與制作，因為它有著比其它硅麥克風有著更高的靈敏度、更簡單的機械結(jié)構(gòu)。我們主要完成一下幾個方面的工作：
　　 (1)設(shè)計

3、完整的電容式硅麥克風類比電路模型，對其PSPICE仿真得到頻譜在10kHz以下基本平坦，頻率在1kHz時，輸出電壓為5.4244mV，在44.008kHz有諧振點；
　　 (2)設(shè)計新型硅麥克風，計算其壓膜系數(shù)為0.13，振膜的最大振幅hmax=2.9×10-7m，電容變化率為33.6[％]；
　　 (3)通過ANSYS軟件進行仿真和模擬，得到一階振型的頻率點為10.509 kHz，最大位移為2.242×10-7m，應(yīng)力

4、最大出現(xiàn)在離固定點最近的褶皺拐點處；
　　 (4)制作新型硅麥克風，振膜半徑為0.5mm，褶皺高度為1μm，褶皺數(shù)為1個，褶皺寬度為5μm，背極板面積為1.2mm×1.2mm，厚度為5μm，背極板大量穿孔，背極板上聲學(xué)孔的面積為100μm×100μm。
　　 我們的研究是基于自頂向下的設(shè)計思想，先從整體結(jié)構(gòu)的分析來總結(jié)出決定電容式硅麥克風的最主要的參數(shù)，這主要是通過類比電路來分析；然后對圓形褶皺振膜進行運動特性進行計算；