用于气体传感的电容式微机械超声阵列设计

作者：卓文军; 吴丽翔; 陈曦^*; 王俊力; 王高峰

来源：压电与声光, 2018, 40(06): 896-900.

• 电容式微机械超声阵列
• 灵敏度
• 共振频率
• 塌陷电压
• 有限元分析

电容式微机械超声阵列(CMUT)是微机电系统(MEMS)气体传感器的常用结构之一。为了在尽可能降低功耗的前提下,提高气体传感器的灵敏度,对电容式微机械超声阵列尺寸进行优化。首先基于一阶集总电机械振动模型进行理论分析,发现其灵敏度与塌陷电压成正相关,并主要受振膜厚度、电极间距和电极半径影响,以此为依据设计符合要求的参数。然后使用COMSOL多物理场仿真软件,综合结构特点、空气阻尼、外接电路、弹性软化等因素的影响,提出一种更接近实际的有限元模型。将理论分析结果代入,对尺寸参数进行进一步优化,得到塌陷电压11.3V,灵敏度-3.253×1017 Hz/kg,共振频率4.858MHz,品质因数121.45的电容式微机械超声阵列。

• 单位
  杭州电子科技大学