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基于RF MEMS开关的4位分布式移相器的设计 被引量:1
1
作者 李勇 许高斌 +1 位作者 陈兴 马渊明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第5期29-31,43,共4页
RF MEMS移相器与传统移相器相比,具有低损耗、频带宽、微型化,同时与IC、MMIC电路易于集成等特点,文中设计一种Ka波段DMTL型RF MEMS移相器,采用了15个MEMS电容式并联开关,同时在MEMS开关中加入MIM电容,实现了4位相移。文中对Ka波段4位RF... RF MEMS移相器与传统移相器相比,具有低损耗、频带宽、微型化,同时与IC、MMIC电路易于集成等特点,文中设计一种Ka波段DMTL型RF MEMS移相器,采用了15个MEMS电容式并联开关,同时在MEMS开关中加入MIM电容,实现了4位相移。文中对Ka波段4位RF MEMS移相器进行设计与分析,通过MEMS开关的切换实现信号延迟通路,0-180°步进22.5°的相移功能。通过改变驱动电压从而调整MEMS桥的高度,仿真测得开关理论下压电压为18.9 V。仿真结果表明在中心频率31 GHz时,其插入损耗大于-2.2 d B,回波损耗小于-25 d B,相移误差在1.5°范围内,移相器具有较好的移相性能。 展开更多
关键词 RF MEMS开关 微电子机械系统 KA波段 移相器
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谐振式MEMS压力传感器的设计与分析 被引量:7
2
作者 许高斌 胡海霖 +2 位作者 徐枝蕃 陈兴 马渊明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第12期5-11,共7页
提出一种基于静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器,该器件采取面内动平衡的振动模式,为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了悬置扭转结构。根据对传感器数学模型的分析与建立,并利用MEMS有限元仿... 提出一种基于静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器,该器件采取面内动平衡的振动模式,为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了悬置扭转结构。根据对传感器数学模型的分析与建立,并利用MEMS有限元仿真软件对传感器在0~120 kPa范围以及全范围过压1.5倍下进行模拟分析与仿真验证,初始频率为24.01 kHz,传感器灵敏度达18 Hz/kPa。利用硅-硅键合技术实现压力传感器的真空封装,并通过TSV通孔技术将传感器与电路芯片进行三维混合集成封装。 展开更多
关键词 MEMS 谐振式压力传感器 静电激励 压阻检测 三维混合集成封装
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基于共面波导的RF MEMS可调带阻滤波器
3
作者 李建军 奚野 汪群 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第9期120-122,共3页
文中介绍了一种新型的RF MEMS可调帯阻滤波器。该滤波器是通过在共面波导地结构上刻蚀出缺陷地结构,形成基本谐振单元;再通过加入RF MEMS开关,实现可调滤波器。分析了滤波器的结构参数和RF MEMS开关与竖向槽的关系。可调帯阻滤波器制作... 文中介绍了一种新型的RF MEMS可调帯阻滤波器。该滤波器是通过在共面波导地结构上刻蚀出缺陷地结构,形成基本谐振单元;再通过加入RF MEMS开关,实现可调滤波器。分析了滤波器的结构参数和RF MEMS开关与竖向槽的关系。可调帯阻滤波器制作在高阻硅(εr=11.9)基板上,厚度为460μm;表面金属材料为铝,厚度为2μm。该滤波器实现了14-18 GHz可调,可调范围约为30%;中心频点处对应的回波损耗大于-2 d B,插入损耗小于-35 d B;10 d B带宽大于8.6 GHz。 展开更多
关键词 RF MEMS MEMS开关 KU波段 可调帯阻滤波器 共面波导
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ICP深硅刻蚀工艺研究 被引量:21
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作者 许高斌 皇华 +4 位作者 展明浩 黄晓莉 王文靖 胡潇 陈兴 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期832-835,共4页
感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是微机电系统器件加工中的关键技术之一。利用英国STS公司STS Multiplex刻蚀机,研究了ICP刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数对刻蚀形貌的影响,分析了刻蚀速率和侧壁垂直度的... 感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是微机电系统器件加工中的关键技术之一。利用英国STS公司STS Multiplex刻蚀机,研究了ICP刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数对刻蚀形貌的影响,分析了刻蚀速率和侧壁垂直度的影响原因,给出了深硅刻蚀、侧壁光滑陡直刻蚀和高深宽比刻蚀等不同形貌刻蚀的优化工艺参数。 展开更多
关键词 感应耦合等离子体刻蚀 深硅刻蚀 侧壁光滑陡直刻蚀 高深宽比刻蚀 工艺参数
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SOI基纳米硅薄膜超微压压力传感器研究 被引量:6
5
作者 许高斌 李凌宇 +1 位作者 陈兴 马渊明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第12期1107-1113,共7页
设计分析了一种SOI基纳米硅薄膜的压阻式压力传感器,构建SOI埋层氧化层、SOI上层硅和A1N绝缘层多层压力敏感薄膜结构。利用纳米硅薄膜作为压敏电阻,AIN薄膜作为绝缘层,埋层氧化层自停止腐蚀制作压力空腔。该传感器的制备工艺简单,... 设计分析了一种SOI基纳米硅薄膜的压阻式压力传感器,构建SOI埋层氧化层、SOI上层硅和A1N绝缘层多层压力敏感薄膜结构。利用纳米硅薄膜作为压敏电阻,AIN薄膜作为绝缘层,埋层氧化层自停止腐蚀制作压力空腔。该传感器的制备工艺简单,一致性、重复性好。通过ANSYS模拟分析了压力敏感层结构参数对传感器灵敏度的影响以及传热特性,验证了结构设计和理论模型的正确性和合理性。研究表明,该传感器灵敏度可达到1.3mV/(kPa·V),输出电压可达到0.65mV,且具有较好的线性度和高温性能,可实现对0—100Pa超微压的测量。 展开更多
关键词 SOI 纳米硅薄膜 超微压 压力传感器
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纳米多孔硅可控制备研究 被引量:2
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作者 许高斌 卢翌 +1 位作者 陈兴 马渊明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2014年第12期1308-1316,共9页
采用了自制双槽和电化学腐蚀法在不同电阻率的硅片上制备出表面平整度很好的纳米多孔硅层,利用场发射扫描电子显微镜对多孔硅的微观形貌进行了分析表征。实验表明多孔硅的孔径、孔隙率和厚度随电化学腐蚀的电流密度和腐蚀时间增加而增加... 采用了自制双槽和电化学腐蚀法在不同电阻率的硅片上制备出表面平整度很好的纳米多孔硅层,利用场发射扫描电子显微镜对多孔硅的微观形貌进行了分析表征。实验表明多孔硅的孔径、孔隙率和厚度随电化学腐蚀的电流密度和腐蚀时间增加而增加,且电解液中HF(40%)和无水乙醇(99.7%)的配比很趋近时,多孔硅的孔洞分布均匀性越好。在电阻率为0.01~0.02Ω·cm的P型硅片上制备的纳米多孔硅其效果相比其他电阻率的要好。 展开更多
关键词 纳米多孔硅 电化学腐蚀法 电阻率 可控制备 表征
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基于NUC472的超声波测距匹配算法的研究 被引量:1
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作者 闵锐 许高斌 +2 位作者 陈兴 马渊明 金传恩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1542-1547,共6页
为了使超声波测距系统中的换能器智能识别自身发出去的信号,以及避免其他设备换能器回波的干扰,提出了一种基于NUC472系列ARM芯片的超声波回波匹配算法的实现方案。详细介绍了各步算法的工作原理和实现过程,构建了发送码元序列的结构,... 为了使超声波测距系统中的换能器智能识别自身发出去的信号,以及避免其他设备换能器回波的干扰,提出了一种基于NUC472系列ARM芯片的超声波回波匹配算法的实现方案。详细介绍了各步算法的工作原理和实现过程,构建了发送码元序列的结构,阐述了编解码方式,并利用主控MPU内部ADC单元、FPU计算单元以及DSP指令库完成匹配算法的设计,最后将算法用于板级实验进行性能测试。实验结果表明:此算法不仅能识别多组不同换能器设备,而且方便对于嵌入式系统的移植,具有很强的通用性。 展开更多
关键词 超声波测距 NUC472 信道编码 匹配算法
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高深宽比的TSV制作与填充技术 被引量:4
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作者 余成昇 许高斌 +2 位作者 陈兴 马渊明 展明浩 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期93-97,共5页
硅通孔技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。本文介绍了TSV的制作与填充技术,通过优化ICP刻蚀工艺,实现了上口尺寸14.41μm、下口尺寸8.83μm、深度331.0μm、深宽比大于20:1的高深宽比通孔的制作;利用LPCVD... 硅通孔技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。本文介绍了TSV的制作与填充技术,通过优化ICP刻蚀工艺,实现了上口尺寸14.41μm、下口尺寸8.83μm、深度331.0μm、深宽比大于20:1的高深宽比通孔的制作;利用LPCVD工艺在通孔内沉积的重掺杂多晶硅作为电极引线实现电气互连,并对通孔进行了电阻特性的测试,测试结果表明,通孔阻值约为25Ω,通孔互连的电学特性较好。 展开更多
关键词 硅通孔 ICP刻蚀 LPCVD 重掺杂多晶硅 高深宽比
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三轴电容式微加速度计接口ASIC设计 被引量:6
9
作者 许高斌 李新 +1 位作者 陈兴 马渊明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第7期978-987,共10页
基于CSMC0.5um CMOS工艺,给出了一款3轴电容式微加速度计接口ASIC的详细设计方案。利用时分复用技术实现了使用同一电路模块同时检测3个轴向的加速度信号,利用相关双倍采样技术提高了电容电压转换的分辨率,利用Sigma_Delta调制技术对电... 基于CSMC0.5um CMOS工艺,给出了一款3轴电容式微加速度计接口ASIC的详细设计方案。利用时分复用技术实现了使用同一电路模块同时检测3个轴向的加速度信号,利用相关双倍采样技术提高了电容电压转换的分辨率,利用Sigma_Delta调制技术对电路噪声进行有效整形。仿真得到系统的分辨率为0.91 a F/Hz1/2,3个轴向的噪声密度分别为43.60μg/Hz1/2、43.60μg/Hz1/2和45.70μg/Hz1/2,3个轴向输出数字脉冲信号占空比的非线性度分别为1.38%、0.91%和1.79%。 展开更多
关键词 三轴微加速度计 接口ASIC 时分复用 相关双倍采样 Sigma_Delta
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多孔硅相对湿度传感器的设计 被引量:5
10
作者 张胜兵 许高斌 +1 位作者 陈兴 马渊明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期617-622,共6页
基于对三明治型与平铺型两种多孔硅湿度传感器结构的灵敏度分析与比较,结合两种结构的优点,设计出新的传感器的结构。通过对该结构湿度传感器的性能测试,得出该传感器的灵敏度为1.1 p F/RH%,响应时间为73 s,温度湿度系数为0.5%RH/℃,该... 基于对三明治型与平铺型两种多孔硅湿度传感器结构的灵敏度分析与比较,结合两种结构的优点,设计出新的传感器的结构。通过对该结构湿度传感器的性能测试,得出该传感器的灵敏度为1.1 p F/RH%,响应时间为73 s,温度湿度系数为0.5%RH/℃,该湿度传感器适用于在中低湿环境中测量,在每隔20 d的时间对传感器跟踪测试,证明该传感具有较好的稳定性。此外为了传感器可以自解吸附,该传感器采用多晶硅为传感器加热除湿,在金属电极上溅射一层钝化层以防止电极被水汽腐蚀。 展开更多
关键词 MEMS 湿度传感器 仿真 实验 多孔硅 自解吸附
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对称分布的三轴谐振陀螺仪的设计、分析与仿真 被引量:3
11
作者 陈竟成 许高斌 +1 位作者 马渊明 陈兴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1335-1340,共6页
为了实现单片集成三轴陀螺仪,提出了一种完全对称的四方陀螺结构。介绍了该陀螺的结构设计及工作原理,给出了动力学简化模型,并给出了其动力学方程的详细推导。运用Ansys软件对陀螺结构进行了静态分析和模态分析,仿真结果表明,陀螺在施... 为了实现单片集成三轴陀螺仪,提出了一种完全对称的四方陀螺结构。介绍了该陀螺的结构设计及工作原理,给出了动力学简化模型,并给出了其动力学方程的详细推导。运用Ansys软件对陀螺结构进行了静态分析和模态分析,仿真结果表明,陀螺在施加100 GHz载荷下所受最大应力为1.942 MPa,陀螺各模态的固有频率分别为57.345 k Hz、57.382 k Hz以及57.395 k Hz,各模态间匹配性能较好。对陀螺结构的仿真研究的结果表明其抗过载及模态匹配满足陀螺的设计要求。 展开更多
关键词 三轴陀螺 对称 动力学分析 抗过载 模态匹配
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复杂环境电容式微加速度传感器可靠性分析 被引量:8
12
作者 许高斌 余智 +2 位作者 徐礼建 马渊明 陈兴 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第8期154-159,共6页
提出了一种基于贝叶斯定理的复杂环境多失效模式可靠性模型,在考虑失效模式相关性的前提下,提高了梳齿电容式微加速度传感器可靠度评估的准确性。运用泊松随机过程以及线性累积损伤理论分析了随机冲击载荷作用过程和振动载荷下器件的疲... 提出了一种基于贝叶斯定理的复杂环境多失效模式可靠性模型,在考虑失效模式相关性的前提下,提高了梳齿电容式微加速度传感器可靠度评估的准确性。运用泊松随机过程以及线性累积损伤理论分析了随机冲击载荷作用过程和振动载荷下器件的疲劳损伤过程,分别建立了过应力断裂失效和疲劳失效可靠性模型,并利用贝叶斯定理分析失效模式之间的相关性。通过蒙特卡洛方法验证了该可靠性模型能够准确预测电容式微加速度传感器可靠度随时间的变化规律。 展开更多
关键词 多失效模式 失效相关性 可靠性 贝叶斯定理
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纳米压电梁谐振式加速度计 被引量:9
13
作者 许高斌 王亚洲 +2 位作者 陈兴 马渊明 张文晋 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第10期149-155,共7页
在现有的谐振式加速度计中,因具有较小的谐振频率和较低的灵敏度而无法应用于高精度制导和空中姿态微调等方面。为此,设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用上下双端音叉谐振器(谐振梁采用直径为500 nm的氧化锌)与中心质量... 在现有的谐振式加速度计中,因具有较小的谐振频率和较低的灵敏度而无法应用于高精度制导和空中姿态微调等方面。为此,设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用上下双端音叉谐振器(谐振梁采用直径为500 nm的氧化锌)与中心质量块、左右支撑梁对称分布,实现了低交叉耦合和高灵敏度输出。分析并建立该加速度计结构的数学模型,在ANSYS WORKBENCH仿真平台下对其进行分析,上下谐振器的谐振频率分别为2.98793和2.98729 MHz,在该谐振频率下,X方向的位移要比另外Y、Z两个方向高两个数量级以上;在2000g加速度载荷作用下,该加速度计最大应力为241.46 MPa;在±10g的设计量程内,该结构的灵敏度为1.13311 kHz/g。基于SOI技术,设计纳米压电梁谐振式加速度计的工艺流程以验证其正确性。 展开更多
关键词 压电驱动及其检测 纳米压电梁 低交叉耦合 高灵敏度
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硅微谐振式压力传感器闭环频率跟踪电路
14
作者 许高斌 徐枝蕃 +2 位作者 胡海霖 陈兴 马渊明 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第10期1-4,7,共5页
为了精确、快速测量静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器在受到外界压力后频率的变化,设计了一种基于锁相环的闭环频率跟踪电路。通过对输入信号进行放大、滤波和移相以满足闭环自激振荡条件,然后利用锁相环电路进行信号的无相差... 为了精确、快速测量静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器在受到外界压力后频率的变化,设计了一种基于锁相环的闭环频率跟踪电路。通过对输入信号进行放大、滤波和移相以满足闭环自激振荡条件,然后利用锁相环电路进行信号的无相差频率跟踪,最后将锁相环输出信号转换为满足传感器激励要求的正弦信号。该电路具有良好的频率稳定(频率误差<1 Hz)和跟踪性能,实现了在18~30 kHz范围内频率无相差锁定。 展开更多
关键词 谐振式压力传感器 频率跟踪电路 锁相环 无相差
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