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随着薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的发展,FBAR传感器的应用也越来越广泛,如微质量传感器、微加速度计、压力传感器、温度传感器、生物传感器等。微加速度计和压力传感器均属于力学传感器。力学传感器的基本原理为FBAR力敏机理,即力载荷作用在力学传感器上,使得FBAR变形,从而导致FBAR谐振频率偏移。本文旨在解决FBAR力敏机理的两个关键问题:理论基础和预测方法。FBAR力敏机理可以分为应力负载效应和电极化效应。变形的FBAR内会产生内应力与内电场。应力负载效应是由内应力导致FBAR谐振频率偏移的现象。电极化效应是由内电场导致FBAR谐振频率偏移的现象。分别对应力负载效应和电极化效应进行研究,建立两种效应的数学模型。其中应力负载效应是主要的。并针对非线性的应力负载效应,提出了能准确预测FBAR力学传感器灵敏度的方法。建立了应力负载效应的数学模型。基于非线性电弹性理论,利用叠加于有限偏场之上的小增量场理论描述了应力负载效应。将压电体分为三种构型:参考构型、初始构型和现时构型。外界力载荷为偏场,使压电体从参考构型变为初始构型。交变电场为小增量场,使压电体从初始构型变为现时构型。构建小增量场的压电本构方程。方程系数与偏场有关,并由有效材料参数表示。结合边界条件和变分公式,得到关于应力负载效应的完整数学模型。提出了摄动与有限元联合求解方法。利用COMSOL计算了FBAR力学传感器受外界载荷作用下,压电层AlN的平均偏置应力。在COMSOL中计算了FBAR的谐振频率与相应的振型。利用第一性原理得到了内应力与弹性常数的关系,结合摄动积分公式,得到FBAR力学传感器的灵敏度。结合两个案例验证了该方法的可行性。将该方法与基于Mason模型的多尺度计算方法、基于有限元的多尺度计算方法对比,验证了该方法的准确性。建立电极化效应的解析模型。基于线性压电理论,推导出了FBAR谐振频率与直流偏置电压的关系。利用正压电效应中外力与直流电压的表达式,得到了外界力载荷与FBAR谐振频率的关系。利用一个案例证明了电极化效应可以被忽略,FBAR力敏机理主要为应力负载效应。