2023年第5期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2023No．5基金项目:科技部国家重点研发计划(2022YFB3205000);国家自然科学基金面上项目(61974156)收稿日期:2023－02－24基于几何反弹簧结构的高分辨率MEMS加速度计熊瑞宏1，2，陈方1，3，李昕欣1，2，3(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，传感技术联合国家重点实验室，上海200050;2．上海科技大学信息科学与技术学院，上海200120;3．中国科学院大学，北京100049)摘要:为了提高MEMS加速度计分辨率和灵敏度，提出并设计了一种基于几何反弹簧原理的新型MEMS加速度计结构。拟采用静电力将加速度计静态工作点设置在梁低刚度位置来提高灵敏度。首先通过理论计算和有限元仿真，分析了几何反弹簧结构实现准零刚度的原理，并优化了关键几何参数;其次基于免划片SOI工艺完成了MEMS芯片制作;最后搭建了开环测试电路进行测试验证。测试结果表明:施加25V偏置电压后，加速度计灵敏度从46．3mV/g提高至51．1mV/g，线性度为0．99%。验证了静电偏置几何反弹簧结构通过降低刚度系数来提高加速度计的灵敏度的可行性。关键词:MEMS;加速度计;几何反弹簧;灵敏度;分辨率;线性度中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1002－1841(2023)05－0005－05High-resolutionMEMSAccelerometerBasedonGeometricAnti-springStructureXIONGＲui-hong1，2，CHENFang1，3，LIXin-xin1，2，3(1．ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，Shanghai200050，China;2．SchoolofInformationScienceandTechnology，ShanghaiTechUniversity，Shanghai200120，China;3．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract:AnewMEMSaccelerometerbasedongeometricanti-springprinciplewaspresentedanddesignedtoimprovetheresolutionandsensitivity．Thestaticworkingpointoftheaccelerometerwassetatthepositionoflowstiffnessofthebeambyelec-tricalforcetoimprovesensitivity．Firstly，theprincipleofrealizingquasi-zerostiffnessofgeometricanti-springprinciplewasana-lyzedandthekeygeometricparameterswereoptimizedthroughtheoreticalcalculationandfiniteelementsimulation．Secondly，MEMSchipswerefabricatedbasedonadicingfreeSOIprocess．Finally，anopenlooptestcircuitwasbuiltfortestingandverifi-cati...
