تاثير تغييرات دمايي بر حساسيت سنجش حسگر فشار پيزومقاومتي بهينه شده مبتني بر سيستم هاي ميكرو الكترومكانيكي

The effect of temperature variations on the sensitivity Of optimized Piezoresistive pressure sensors based on micro electromechanical systems

در اين مقاله‌، حسگر فشار پيزو مقاومت با تكنولوژي ميكروتراشكاري‌ سطحي، طراحي و شبيه سازي شده و تاثير تغييرات پارامترهاي هندسي و دما بر حساسيت سنجش بررسي و طراحي مناسب براي بهينه سازي اين نوع حسگر ارائه گرديده است. فرآيند حسگري، مبتني‌ بر انحراف ديافراگم سيليكون ‌نيتريد مي‌باشد. جهت دستيابي به نتايج دقيق ، از روش المان محدود استفاده شده و بر اساس آن حساسيت خروجي سنسور فشار ارزيابي گرديده است. در ابتدا تاثير شكل هندسي ديافراگم روي خروجي حسگر در فشارهاي مختلف بررسي شده است. در ادامه اثر موقعيت مقاومت¬هاي پيزو و ابعاد آنها بر عملكرد سيستم محاسبه گرديده و بهترين شكل و موقعيت قرارگيري مقاومت هاي پيزو در ديافراگم نتيجه گيري شده است. در پايان نيز تاثير تغييرات دما بر حساسيت سنجش يك حسگر فشار پيزومقاومت بهينه سازي شده محاسبه گرديده است. نتايج اين شبيه‌سازي ها نشان مي دهد كه انتخاب صحيح شكل هندسي ديافراگم، ابعاد و موضع پيزو مقاومت ها، قادر به ارتقاي حساسيت سنسور و در عين حال كاهش مصرف توان آن مي‌باشد.

Abstract In this research a piezoresistive pressure sensor was designed and simulated by surface micromachining # and influence of geometric parameters and temperature changes on measurement sensitivity and proper designation were investigated # Sensing process was based on silicon nitride diaphragm deflection # In order to reach to precise results finite elements methods was used and according to that output sensitivity of the pressure sensor was assessed # First # the influence of diaphragm geometry on sensor output was investigated in different pressures # The # effects of the location and dimension of the piezoresistive sensors were examined and the best location and dimension of piezoresistive sensors in the diaphragm were determined # Finall # effects of temperature changes on measurement sensitivity were determined # Results of this simulation reveal that the right choice of diaphragm geometry as well as location and dimension of piezoresistive sensors can have a significant effect both on improvement of sensor sensitivity and reduction in power consumption #