MEMS器件的尺寸一般在几微米到几百微米之间。如此小的尺寸使得器件的材料特性会随着加工工艺的不同而有很大的不同。如果需要及时了解该尺寸条件下材料的参数,必须研究专门适用于MEMS薄膜材料参数测试的检测结构。本文就MEMS薄膜材料热膨胀系数的在线检测结构做了具体的研究和分析。MEMS薄膜热膨胀系数在线检测结构设计的关键在于:1.测试结构的工艺必须与待测薄膜材料的加工工艺相兼容。2.测试结构必须提供与后端数据处理模块相兼容的数据输出接口。3.测试结构在满足一定测试精度的前提下应尽量简单、尽量占用较少面积。4.结构对测试环境和测试仪器的要求不应太高。虽然,现已存在多种基于MEMS技术的薄膜热膨胀系数测试结构,但没有一种结构能够完全满足以上要求,因此都不能用于在线检测。本论文利用已有单弯梁结构与级联弯梁结构设计出两种能够满足以上所有要求的多晶硅薄膜热膨胀系数在线检测结构,并给出了两种结构的热-电-机械耦合解析模型。其中级联弯梁结构的热-电-机械模型是首次被提出,它也适用于级联弯梁热执行器的性能计算。因而模型无论对于级联弯梁测试结构还是级联弯梁热执行器的设计和分析都有着较高的参考价值。此外,本文还根据解析模型给出了结构设计的优化方案。