Tổng nhiễu của cảm biến :
Vinoise= q
(VJ ohnson
i )2 + (Vi1/f)2 (2.44)
2.5 Kết luận chương
Mục tiêu của chương 2 là tiếp tục nghiên cứu về vi cảm biến lực đa chiều áp trở bằng cách tìm hiểu cấu tạo về chất Silic đơn tinh thể của vi cảm biến và hiệu ứng vật lý sử dụng trong vi cảm biến lực áp trở. Nội dung chính của chương 2 đã trình bày tính chất cơ bản của Silic đơn tinh thể và hiệu ứng áp điện trở trong vi cảm biến áp trở.
Chương 2 cũng tìm hiểu về cầu Wheatstone, thường được sử dụng để xác định sự thay đổi trở kháng của các áp điện trở trên các cảm biến và xác định điện áp ra trong mô hình vi cảm biến lực đa chiều áp trở.
Hoàn thành chương 1 và chương 2, việc thiết kế cấu trúc vi cảm biến lực đa chiều áp trở được xây dựng ở chương 3.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẤU TRÚC VI CẢM BIẾN LỰC ĐA CHIỀU ÁP TRỞ
Cấu trúc vi cảm biến lực 3 chiều áp trở được tạo ra trên cơ sở lý thuyết chương 1 và chương 2. Phần 3.1 mô tả mô hình cấu trúc vi cảm biến được thiết kế. Phần3.2, 3.3, 3.4 lần lượt trình bày cấu hình ngang, cấu hình dài, cấu hình dọc của vi cảm biến.
3.1 Mô hình cấu trúc vi cảm biến lực 3 chiều áp trở
Từ mô hình vi cảm biến lực ở chương 1, cơ sở lý thuyết về áp điện trở ở chương 2 và các kết quả từ công trình của tác giả JiaWei [5], thiết kế mô hình cấu trúc vi cảm biến lực 3chiều áp trở theo nguyên tắc hoạt động sau:
− 3 lực Fx, Fy, Fz lần lượt tác động lên thanh dầm cantilever chữ L làm thanh dầm biến dạng.
− Áp điện trở Silic loại p được cấy trên các thanh dầm sẽ biến đổi tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên thanh dầm.
− Các áp điện trở thay đổi giá trị làm các mạch cầu Wheatstone trở nên mất cân bằng và tạo lần lượt 3điện áp xác định Vxout,Vyout, Vzout ở lối ra.
Tương ứng với 3lực Fx, Fy,Fz tác dụng có 3cấu hình của cảm biến lực 3chiều áp trở: cấu hình ngang, cấu hình dọc, cấu hình dài.
Hình (3.1) trình bày cấu trúc vi cảm biến lực 3 chiều áp trở dạng thanh dầm cantilever hình chữ L.
Thanh dầm cantilever hình chữ L gồm thanh dầm chính I1 và thanh dầm phụ I2. Thanh dầm chính I1 có kích thước chiều dài L1 , chiều rộng W1, chiều cao H1. Thanh dầm phụ I2 có kích thước chiều dài L2 , chiều rộng W2, chiều cao H2. Một đầu thanh dầm I1 làm đầu ngàm, một đầu thanh dầm I2 tự do.
Mạch cầu Wheatstone 1 gồm 4 điện trở được cấy trên bề mặt theo hướng trục của thanh dầm I2: 2 áp điện trở RL1, RL2 nằm trên thanh dầm I2 và 2 điện trở Rref thuộc