一种MEMS湿度传感器的设计与模拟开题报告

 2022-02-15 21:22:54

1. 研究目的与意义

背景:湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比

目的:本论文将设计一种金属氧化物半导体-微机电系统(cmos-mems)器件的结构和制造工艺,该器件设计用于相对较高温度下的嵌入式微加热器,用于相对湿度的测量

意义:湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有:氯化锂湿敏电阻,有机高分子膜湿敏电阻。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:本论文研究一种mems湿敏元。主要应用于空气湿度检测,湿敏元件电参量随湿度变化。

预期目标:设计一种金属氧化物半导体-微机电系统(cmos-mems)器件的结构和制造工艺,该传感器使用电热驱动以动态模式运行,并使用连接在惠斯通电桥电路中的压阻式(pzr)传感器测量输出信号。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:认真学习论文相关的comsol等程序,掌握一些基本理论和基本方法,并且阅读大量相关中英文资料,利用有限元模拟所设计的mems器件的性能,并与文献报道的实验结果比较验证。

步骤:

(1)根据老师给出的文献查阅并且阅读大量相关中英文资料,了解论文课题的背景,研究的课题在应用方面的进展以及对未来其他领域的影响。

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4. 参考文献

[1]kima, b.h.; prinsa, f.e.; kerna, d.p.; raibleb, s.; weimarb, u. multicomponent analysis and prediction with a cantilever array based gas sensor[j]. sens. actuators b chem. 78,2001: 12–18.

[2]deng, f.; he, y.; zhang, c.; feng, w. a cmos humidity sensor for passive rfid sensing applications[j]. sensors, 14, 2014: 8728-8739.

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5. 计划与进度安排

1. 第1周(2022年2月25日-2022年3月3日):下发毕业论文任务书;

2. 第1-2周(2022年2月25日-2022年3月10日):学生完成开题报告;

3. 第3-14周(2022年3月11日-2022年5月31日):毕业论文写作;

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