mems電容式傳感器接口集成電路研究

1、東南大學碩士學位論文MEMS電容式傳感器接口集成電路研究姓名：程坤申請學位級別：碩士專業(yè)：微電子與固體電子學指導教師：黃慶安;秦明20060301東南人學碩士學位論文A b s t r a c tA c a p a c i t i v e s e n s o r i s d i s c l o s e dt h a t i n c l u d e s av a r i a b l e c a p a c i t o r t r a n

2、s d u c e r w h i c hv a r i e s i t s c a p a c i t a l l c e w i t h c h a n g e s i n a n e n v i m n m e n t a l p a r a m e t e r ． I t c a nf l n d w i d ea p p l i c a t i o n s i n p a r a m e t e r m e a s u r e

3、 m e n t s u c h a s p r e s s u r e ， h u m i d i 嬸， 把m p e r a t u r e a n da c c e l e r a t i o n ，e t a 1 ．W i t h 恤e f a s t d e v e l o p m e n to ft h e d e s i g na n dm a 【l u f a c t u r i n g l e v e l o fM E

4、 Ⅳ【S ，s e v e r a ls o r t so f M E 】ⅥSc a p a c i t i v es e n s o r s ，s u c ha sp r e s s u r es e n s o r ，h 哪i d i t ys e n s o r ，a c c e l e r o m e t e ra 1 1 d b i o c h e m i c a ls e n s o r sh a v eb e e np u

5、 ti m ou s e ．B e c a u s eo ft h e v e r vs m a l lc a p a c i 切n c e ，a ni n t e r f h c e I Ci sn e c e s s a r yf o rt l l eM E M S c a p a c i t i v es e n s o r ．I nt l l i s p a p e r ，an o v e li m e g r a t e di

6、 m e r f a c ec i r c u i tf o rt h eM E M S c a p a c “i v e s e n s o r sh a sb e e nd e v e l o p e d ．n 、Ⅳo r k s a s ac a p a c i t a l l c e —t o ．f k q u e n c y c o n v e r t e ra r l d c o r l 詛i n s a v a r i a

7、 _ b l er e l a x a t i o no s c i l l a t o r ，w h o s eo u t p u tf k q u e n c y i sr e l a t e d t ot h ec a p a c “i v es e n s o r ．A d i f 鳧r e n t i a l舶q u e n c yc i r c u i ti s d e s i g n e df o l l o w i n

8、gt h e o s c i l l a t o r ．I t d e v e l o p st h e d i f f e r e n c e 仔e q u e n c yb e t w e e n 廿1 e s e n s o r o s c i l l a t o r o u t p u t a I l d m e r e f e r e n c e o s c i l l a t o r o u t p u t ．I t g e

9、 t s 娜a ti m p r o v e m e n ti n m e t e m p e m t I 】r e p r o p e r t ya n dP S I 汛o f t 1 1 e c i r c u i t ，a n d m o v e st 1 1 e o u t p u tf r e q u e n c yi n t ot h e b 趴d Ⅵ¨c h c a I lb ee a s i l yd e a

10、l tb yM C U ．T h e i n n u e n c eo f V D D n u c t u a t i o ni sr e d u c e d b y 9 7p e r c e n t ，a n dt l l ei n n u e n c eo f V t hn u c t u a t i o na n dT e m p e r a t u r ei sa l s or e d u c e db y 8 0p e r c

11、 e n t a n d 7 7 p e r c e n t ．T h es e n s i t i v 毋o f t h e c i r c u i t c a I lr e a c h6 0 H 西f Fb y 茁m u l a t j o n ，T h e 1 a y o u to f m e c i r c u i ti sd e v e l o p e db y T a I l I l e r l ML - e d i t l

12、 a y o u te d i ts o R w a r e ．T o r e a l i z eⅡ1 e c o m p a t i b i l i t vo f M E M S s e n s o r s a n d t 1 1 e c i r c u i t ，aC M O S p m c e s s i sc h o s e n ．T h el a v o u ti sd e s i 驢e ds t r i c t l y f

13、0 1 1 0 麗n gt l l ed e s 啦m l e s ．1 1 1 el a y o u tp a r 鋤e t e r se x 昀c tf i l e s w h j c h 盯ee s s e H t i a lt og e tm e p o s ts i m u k t i o n n e t l i s ta r e a l s og i v e n o u t ．T h eL V S c h e c k i s

14、c o m p l e t e d b yD o s ts i m u l a t i o n ．T h ei m e r f I a c e c i r c u i t i s p r o c e s s e d i n 2 岬P —w e l ls t a n d a r dC M O Sp r o c e s s ．A no v e r a l lt e s t i n go nm e c i r c l l i t i sc o

15、 m p l e t e d ，a 1 1 dt 1 1 em e t l l o d sa n dr e s u l t so f t e s t i l l g a r ep r e s e n t e d ．1 1 l eo u t p u t f 弛q u e n c yo f t h o c i r c l l i td e p e n d s o n 北曙c a p a c i t a n c eo f t h es e n

16、 s o r ’a n dl h er e 《s t a n c eo fc u Ⅱe n t s o u r c e ．T h e s e n s i t i ““o ft h e i n t e r f h c e c i r c u i t u n d e rt e s t i n g i s a b o u t 4 0 0 H 卻F ．A n a l y s i sa b o u t t h et e s t i n gr e

17、s u l t i sa l s og i v e n ．T h ec i r c u i ti s b o m s u i t a b l ef o ro u r h u m i d i t ys e n s o ra 1 1 dp r e s s u r es e n s o r ．T h ei n t e g r a t i o no ft h es e n s o ra n dI Ci sc o n s i d e r c d

18、，ni s a l s oc o n s i d e r e dh o w t op r o t e c t t h ec i r c u i td u r i n gt h ep o s t p r o c e s s ．A p l a ni sg i v e n o m t od e s c r i b eh o w t ob u i l da d e t e c t s y s t e mb a s e d o n t h ec