Объект исследования – пьезорезистивные МЭМС-датчик давления Цель работы – построение модели и расчет параметров чувствительного элемента датчика давления на основе полимерных материалов PDMS/PMMA. В результате исследования были изучены физические принципы работы пьезорезистивных датчиков давления и их применение в биомедицинской промышленности. На основе анализа литературы были рассмотрены различия в конструкции измерительных приборов. Были построены и смоделированы трехмерные модели чувствительных элементов для диапазонов давлений 0–100 кПа. Для расчета использовались средства автоматизированной разработки COMSOL Multyphysics. Результаты показали, что первая модель имела рабочий диапазон 0–37 кПа для PMMA и 0–10 кПа для PDMS, вторая модель имела диапазон 0–35 кПа для PMMA и 0–9 кПа для PDMS, а третья модель имела рабочий диапазон 0–100 кПа для PMMA и 0–16 кПа для PDMS. Также были рассчитаны значения чувствительности для каждой модели. Первая модель имела чувствительность 0,420 мВ/В/кПа для PMMA и 1,322 мВ/В/кПа для PDMS, вторая модель имела чувствительность 0,433 мВ/В/кПа для PMMA и 1,363 мВ/В/кПа для PDMS, а третья модель имела чувствительность 0,121 мВ/В/кПа для PMMA и 0,910 мВ/В/кПа для PDMS.

The given work is devoted to investigated the physical principles of piezoresistive pressure sensors and their applications in the biomedical industry. Based on literature analysis, differences in the design of measuring devices were examined. Three-dimensional models of sensitive elements were constructed and simulated for pressure ranges of 0–100 kPa. COMSOL Multiphysics automated development tools were used for the calculation. Results showed that the first model had an operating range of 0–37 kPa for PMMA and 0–10 kPa for PDMS, the second model had a range of 0–35 kPa for PMMA and 0–9 kPa for PDMS, and the third model had an operating range of 0–100 kPa for PMMA and 0–16 kPa for PDMS. The sensitivity values for each model were also calculated. The first model had a sensitivity of 0,420 mV/V/kPa for PMMA and 1,322 mV/V/kPa for PDMS, the second model had a sensitivity of 0,433 mV/V/kPa for PMMA and 1,363 mV/V/kPa for PDMS, and the third model had a sensitivity of 0,121 mV/V/kPa for PMMA and 0,910 mV/V/kPa for PDMS.