MEMS i mikronapędy 06.12.2011

2TD-DI – L4

Grupa nr 3:

Michał Jantas

Michał Jarosz

Ćwiczenie IV

Badanie

Piezorezystora

Wstęp:

Czujniki piezorezystancyjne wykorzystują efekt zmiany rezystancji materiału pod wpływem

działającego ciśnienia. Cechują się dużą trwałością, szerokim zakresem ciśnień i małymi rozmiarami. Proces produkcji tych czujników jest prostszy i tańszy niż czujników pojemnościowych (mniej etapów technologicznych, mniej masek itp.).Badany czujnik piezorezystancyjny jest wykonywany z materiału półprzewodnikowego typu p w kształcie dwóch prostokątów nałożonych na siebie pod kątem prostym umieszczonych na podłożu

wykonanym z materiału półprzewodnikowego typu n.

Widok poglądowy badanego czujnika:

Widok badanego czujnika piezorezystancyjnego po obrocie o kąt 45°:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie badań symulacyjnych wpływu wymiarow geometrycznych

czujnika piezorezystancyjnego poddanego działaniu ciśnienia p na wartość napięcia wyjściowego

Uout.

Rozkład pola elektrycznego piezorezystora

Piezorezystor, wyniki :

TIME – 1.0000

U1 - 2.488

U2 - 2.512

Uout - 2.312E-02

Ciśnienie wyniki:

k=1.6 przelicznik do obliczania długości piezorezystora

W=57 Szerokość piezorezystora, um

L=k*W Długość piezorezystora, um -

b=23 Szerokość elektrody pomocniczej um

a=2*b Długość elektrody pomocniczej, um

S=2*L Długość boku podłoża, um

Przyłożone ciśnienie, MPa

P_in=1 Wartość początkowa ciśnienia, MPa

P_end=40 Wartość końcowa ciśnienia, MPa

P_inc=1 Wartość o która program zwiększa wartość ciśnienia, MPa

Wymiary wyniki:

k_in=1.1 wartość początkowa przelicznika

k_end=5 wartość końcowa przelicznika

k_inc=0.1 wartość o jaka program zwiększa przelicznik

W=57 Szerokość piezorezystora, um

*set,L,k*W ustawienie nowej wartości długości

L=k*W Długość piezorezystora, um -

b=23 Szerokość elektrody pomocniczej um

a=2*b Długość elektrody pomocniczej, um

S=2*L Długość boku podłoża, um

Przyłożone ciśnienie, MPa

p=30

Napięcie zasilające, V

Uin=5

Wyniary:

Wnioski:

W ćwiczeniu tym za pomocą programu FEM obliczaliśmy wartość napięcia wyjściowego czujnika piezorezystancyjnego, która wynosi 23.12 V. Najpierw obliczaliśmy wpływ ciśnienia p na wartość napięcia wyjściowego Uout_a. Zgodnie z przewidywaniami wartość napięcia wyjściowego jest funkcją liniową od działającego ciśnienia. Następnie obliczaliśmy wpływ współczynnika k na wartość Uout. Podczas zwiększania wartości współczynnika k napięcie na wejściu malało.