1 中电科芯片技术(集团)有限公司,重庆 400060
2 中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060
3 重庆城市管理职业学院 大数据与信息产业学院,重庆 400030
针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题，该文分析了常用的温度补偿方法，提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型，结合标定实验采集的样本数据，建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系，实现了温度补偿效果。结果表明，与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比，该算法具有更好的补偿预测效果，且对样本数据不需要归一化处理，具有良好的工程实践意义。
微机电系统(MEMS) 压阻式压力传感器 温度补偿 归一化 micro-electro-mechanical system(MEMS) piezoresistive pressure sensor PSO-RBF PSO-RBF temperature compensation normalization
模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
全面综述了硅基超薄柔性芯片在单轴弯曲应力下的力学和电学特性研究进展, 包括弯曲形变的测试方法及应力计算公式, 弯曲应力对器件及单元电路响应特性的影响, 以及考虑应力效应的器件建模方法。弯曲应力会导致MOSFET的迁移率、阈值电压、漏极电流等关键电参数发生变化, 且变化率与所施加的应力大小和方向均密切相关。将器件电学参数随应力变化的数学关系与常规的器件模型相结合, 可得到适用于柔性可弯曲器件的紧凑模型, 从而使下一代计算机辅助设计工具能够满足未来高性能柔性芯片的设计需求。
超薄柔性芯片 弯曲应力效应 压阻系数 器件建模 ultrathin flexible chip bending stress effect MOSFET MOSFET piezoresistive coefficient device modelling
南京邮电大学 集成电路科学与工程学院， 南京 210023
为了保证在低成本、易制备的前提下提高激光诱导石墨烯压力传感器的性能，设计了一种石墨烯压力传感器的放大结构。表征了激光诱导石墨烯压力传感器的表面结构，分析了表面多孔泡沫结构对压阻效应的影响，采用COMSOL软件对传感器放大结构的受力情况进行仿真分析，得到在外界压力下石墨烯层的受力情况。选用3D打印方法制备树脂材料放大结构基底，在低成本的同时兼顾了轻质、高精度、高机械强度等性能。测试结果表明，压强在5~20 kPa范围内时，该放大结构的灵敏度较无放大结构提高了约43%。
激光诱导石墨烯 石墨烯 压阻效应 放大结构 压力传感器 laser induced graphene(LIG) graphene piezoresistive effect amplification structure pressure sensor
1 太原工业学院 自动化系
2 太原工业学院 智能检测与控制工程(技术)研究中心， 太原 030008
研究了一种具有高灵敏度、小尺寸的四端梁结构的压阻式加速度计。利用有限元软件对不同悬臂梁、质量块尺寸的结构建立模型，并对该结构进行了灵敏度与应力分析、模态分析，以及动态响应分析。仿真研究结果表明，在50kg量程内，传感器轴向灵敏度达到7.40μV/g，横向灵敏度为0.33%，线性度为0.06%，响应时间为20.3μs，固有频率为111.2kHz。抗冲击性能能达到334000g，可以满足高g值环境下的测试需求，同时该研究为研制高性能传感器提供了一种准确且高效的仿真方法。
压阻 高g值加速度计 有限元仿真 piezoresistive high g accelerometers finite element simulation
1 湖北工业大学机械工程学院，湖北 武汉 430068
2 大连交通大学机车车辆工程学院，辽宁 大连 116028
光学元件化学机械抛光（CMP）过程中元件与抛光垫之间接触压力分布是影响元件抛光去除效率和抛光效果的关键因素，但因元件、磨料、抛光垫之间的接触状态较复杂、且不停变化，难以通过仿真计算获得。为了研究确定性抛光去除机理，设计了一套CMP面压力分布在位实时检测装置，将薄膜压阻传感器阵列式布置于抛光垫下，对元件与抛光垫接触面的压力分布展开实时检测，并通过仿真分析抛光垫与元件表面接触压力分布理论模型，与实测结果进行对比。基于自主搭建的实验平台，模拟工况进行研磨实验，并使用基恩士CL-3000激光位移传感器测量抛光垫面形。实验结果表明：随着研磨时间增加，抛光垫面形逐渐平整并接近当前研磨条件下的极限，其标准差由0.2079 mm降低为0.1839 mm，使用压力分布检测装置测得区域压力值标准差第一阶段下降8.2%，第二阶段下降0.2%，工件与抛光垫接触面压力分布逐渐均匀，与抛光垫面形逐渐平整的趋势相对应，证明该装置可以有效检测抛光过程中的压力分布及实时变化。
化学机械抛光 接触面压力分布 薄膜压阻传感器 在位实时测量系统 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1512002
Author Affiliations
Abstract
1 College of Materials Science and Engineering, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410072, China
2 Hunan Aerospace Magnet & Magneto Co., LTD, Changsha 410200, China
3 State Key Laboratory of Precision Electronic Manufacturing Technology and Equipment, Guangzhou 510006, China
4 Jihua Laboratory, Foshan 528251, China
There is growing recognition that the developments in piezoresistive devices from personal healthcare to artificial intelligence, will emerge as de novo translational success in electronic skin. Here, we review the updates with regard to piezoresistive sensors including basic fundamentals, design and fabrication, and device performance. We also discuss the prosperous advances in piezoresistive sensor application, which offer perspectives for future electronic skin. There is growing recognition that the developments in piezoresistive devices from personal healthcare to artificial intelligence, will emerge as de novo translational success in electronic skin. Here, we review the updates with regard to piezoresistive sensors including basic fundamentals, design and fabrication, and device performance. We also discuss the prosperous advances in piezoresistive sensor application, which offer perspectives for future electronic skin.
electronic skin piezoresistive sensor biocompatibility Opto-Electronic Advances
2022, 5(8): 210029
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215123
在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器，可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制，但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力，造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度，减小封装热应力给集成压阻角度传感器带来的误差信号，提出了一种应力隔离结构。当环境温度变化时，微镜的封装会引入额外的应力，通过理论计算得到这种应力会引起芯片的轴向形变。为探究轴向形变对压阻角度传感器输出特性的影响，建立了压阻传感器的受力分析模型，计算结果表明，轴向应力会改变压阻角度传感器的输出幅值，是导致误差信号的主要因素。利用微纳加工技术制备集成压阻角度传感器的微镜，实验结果表明：传统结构芯片在12 μm的轴向拉伸和轴向压缩下，压阻角度传感器的灵敏度从19.22 mV/°增加到20.16 mV/°，变化幅度为0.94 mV/°，其灵敏度随着形变量呈现明显的发散趋势；而有应力隔离结构的芯片在相同形变条件下，传感器的灵敏度则从19.37 mV/°增加到19.67 mV/°，变化幅度收敛至0.3 mV/°，有效地提高了角度传感器在不同形变条件下的稳定性。在机械可靠性方面，两种结构均通过了抗冲击和抗振动测试。
微机电系统 MEMS微镜 压阻传感器 封装应力 应力隔离装置 Micro electro-mechanical system MEMS micromirror Piezoresistive sensor Packaging stress Stress isolation 光子学报
2021, 50(12): 1212001
苏州大学 机电工程学院&苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215021
由于当前绝缘体上硅(SOI)压阻传感器芯片的封装质量仍依赖人工检测，本文提出了一种自动实现该项检测的视觉检测方法。分析了压阻传感器的工作原理， 研究了芯片定位精度和结合面质量对传感器性能的影响。以传感器性能和质量为导向，提出了一种以中心定位偏差和键合面结合度为检测点的封装结合面检测方法。该方法通过对Hough圆检测效果和实际图像的分析完成定位精度的检测; 基于对传感器质量影响因素的分析和气泡面积的统计实现结合面质量的检测。在传感器实际制造封装过程中对该视觉检测算法进行了实验验证。结果表明: 该方法能识别的结合面上的最小气泡直径为6 μm; 玻璃内孔半径检测误差约为0.015 mm.。本文提出的基于视觉检测的方法基本满足了压阻传感器封装对结合面检测的要求，有助于实现封装质量的自动化检测。
绝缘体上硅(SOI) 压阻传感器 芯片 封装质量 视觉检测 阳极键合 Silicon On Insulator (SOI) piezoresistive sensor chip packaging quality visual detection anodic bonding
中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳 621999
侵彻过程产生的高频振动信号会引起压阻传感器测量机构的谐振效应，从而导致传感器信号的零位偏移，造成传感器信号失真，严重影响了侵彻引信计层起爆控制功能的炸点精确度。为了消除侵彻过程中传感器信号的零位漂移问题，本文针对压阻传感器的侵彻环境，设计了一种接口信号调理电路，该电路可以在实现传感器信号调理功能的同时，实时校正传感器的零位偏移，确保了后端电路的信号完整性与实时性。通过建模仿真与打靶数据半实物仿真的测试，该信号调理电路可以有效解决传感器信号的零位漂移问题。
侵彻引信 信号调理 零位偏移 压阻传感器 penetration fuse signal conditioning zero shift piezoresistive sensor 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(6): 957
