A low noise capacitive MEMS accelerometer with anti-spring structure
A low noise capacitive MEMS accelerometer with anti-spring structure
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一种具有反弹簧结构的低噪声电容式MEMS加速度计
DOI：
10.1016/j.sna.2019.06.051
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发表时间：
2019-09
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Ren Juan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Hongcai;Wei Xueyong;Ding Yanyu;Jiang Zhuangde;Ren Juan
本文报道了一种用于地震应用的电容式MEMS加速度计。器件采用非对称抗弹结构，采用SOI工艺进行微加工。为了比较两种电容读出方法，即电容-电压转换器(CVC)和商用Sigma-Delta调制器，对其器件特性进行了比较。对于这两种方法，加速度计的频率动态范围为0-158赫兹。该传感器的灵敏度和非线性度分别为53 fF/g(21.3 mV/g)和0.03%，而CVC法的灵敏度和非线性度分别为3.78 mV/g和0.04%。在分辨率方面，两种方法都在0.03赫兹下探测到了11.5μg/赫兹的背景噪声，传感器的分辨率优于10μg/赫兹。不管电路的参数选择有何不同，CVC方法的噪声下限(1 HZ时为51.8 ng/HZ)远低于Sigma-Delta读出配置(1 HZ时为10μg/HZ)。基于抗弹结构的MEMS加速度计具有较高的灵敏度和较低的噪声，显示了其在地震应用中的潜力。
This work reports a capacitive MEMS accelerometer designed for seismic applications. The asymmetrical anti-spring structure is used and the device is microfabricated using SOI technology. Two capacitive readout methods, namely, capacitance-to-voltage-converter (CVC) and a commercial sigma-delta modulator, are introduced for comparison in the device characterization. For both methods, the accelerometer has a frequency dynamic range of 0-158 Hz. The sensitivity and non-linearity of the sensor is 53 fF/g (21.3 mV/g), 0.03% by the sigma-delta modulator, while the CVC method is 3.78 mV/g with the non-linearity 0.04%. As for the resolution, both methods have detected the lab's background noise of 11.5 μ g/Hz at 0.03 Hz and have exhibited the resolution of the sensor is better than 10 μ g/Hz. Regardless of the difference in parameter selection for the circuits, the CVC method has a much lower noise floor (51.8 ng/Hz at 1 Hz) than sigma-delta readout configuration (10 μ g/Hz at 1 Hz). The proposed MEMS accelerometer based on anti-spring structures shows its high sensitivity and low noise performance, demonstrating its potential in seismic applications.
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影响因子：
1.1
作者：
Hyunjoong Lee;J. Woo;Suhwan Kim
通讯作者：
Hyunjoong Lee;J. Woo;Suhwan Kim
DOI：
10.1109/icsens.2015.7370228
发表时间：
2015-11
期刊：
2015 IEEE SENSORS
影响因子：
--
作者：
Yixing Chu;Yunfeng Liu;Jingxin Dong;B. Chi
通讯作者：
Yixing Chu;Yunfeng Liu;Jingxin Dong;B. Chi
DOI：
10.1007/s00542-010-1146-1
发表时间：
2010-12
期刊：
Microsystem Technologies
影响因子：
--
作者：
Kalyan Kumar Mistry;K. Swamy;S. Sen
通讯作者：
Kalyan Kumar Mistry;K. Swamy;S. Sen
体硅 MEMS 电容式加速度计温度漂移的分析研究和补偿
影响因子：
4.6
作者：
He, Jiangbo;Xie, Jin;Zhou, Wu
通讯作者：
Zhou, Wu
影响因子：
8.6
作者：
Abbott, B. P.;Abbott, R.;Zweizig, J.
通讯作者：
Zweizig, J.