高性能MEMS陀螺的研制

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MEMS陀螺作为重要的惯性器件,具有低成本、体积小、功耗低、高可靠性、易于实现智能化和数字化等优点,因此在消费类电子产品、汽车、医疗器械、计算机外设及GPS/惯性组合系统等众多产品和领域中得到了广泛的应用。  本文从分析单自由度机械谐振系统和科里奥利力入手说明MEMS陀螺工作原理,并分析了MEMS陀螺的静电驱动和检测方式。为了降低MEMS陀螺的机械耦合误差,本文设计了检测端解耦结构的MEMS陀螺,并介绍了MEMS陀螺解耦结构的原理。本文还介绍了MEMS陀螺中常用的几种弹性梁的特性。对MEMS陀螺工作原理进行理论分析之后,本文说明了本课题中MEMS陀螺设计的特点。  第三章说明了本课题中MEMS陀螺SOI体硅工艺制作流程,主要包括玻璃衬底湿法腐蚀和ICP硅刻蚀等内容。本课题中制作的器件结构层厚度高达100μm,ICP刻蚀中刻蚀深宽比约为20。本文还较好的解决了ICP刻蚀中notching效用,具有一定的创新性。  在MEMS陀螺测试结果部分,本文介绍了标度因子和零偏等参数的计算方法。在介绍完陀螺谐振特性测试之后,本文对MEMS陀螺测试中驱动环路稳幅控制和信号解调流程做了介绍。本课题制作的MEMS陀螺标度因子为1.316E-4 V/(deg/s),具有良好的线性度1.87%和较低的标度因子非对称性0.36%。
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