Details

Работа посвящена исследованию емкостного датчика температуры и получению зависимостей емкости от температуры и геометрических параметров. Цель работы – разработка чувствительного элемента емкостного датчика температуры положительного диапазона. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1. Произвести обзор литературных источников по теме работы; 2. Сформулировать цели и задачи исследования; 3. Построить и сравнить компьютерные модели емкостного датчика температуры на основе уравнений линейной термодефомации и Джоулева нагрева; 4. Провести анализ зависимостей Al балки, Si подложки и воздушной прослойки от температуры для определения геометрических размерностей; 5. Определить рабочий температурный диапазон; 6. Минимизировать механические напряжения в узлах контактов Al/Si; 7. Сравнить полученные результаты с работами других авторов. В результате исследования было получено максимальное значение чувствительности в рабочем температурном диапазоне при условии минимизации механической напряженности. Полученные результаты могут иметь широкое применение в дальнейших разработках датчиков МЭМС – системы. В процессе работы было использовано программное обеспечение: Microsoft Word, Microsoft Excel, COMSOL Multiphysics.

Object of study is capacitive temperature sensor and obtaining the dependences of capacitance on temperature and geometric parameters. The aim is to develop a sensitive element of a positive range capacitive temperature sensor. The following tasks were solved: 1. Review literary sources on the topic of the work; 2. Formulate the goals and objectives of the study; 3. To develop and compare computer models of a capacitive temperature sensor based on the equations of linear thermal deformation and Joule heating; 4. To analyze the temperature dependences of the Al beam, Si substrate, and air gap in order to determine geometric dimensions; 5. To determine the operating temperature range; 6. To minimize mechanical stresses at the Al/Si contact nodes; 7. To compare the obtained results with the works of other authors. As a result of the study, the maximum sensitivity within the operating temperature range was achieved under the condition of minimized mechanical stress. The obtained results may find wide application in the further development of MEMS sensor systems. The following software was used during the work: Microsoft Word, Microsoft Excel, and COMSOL Multiphysics.