Введение
1 Обзор микромеханических многокомпонентных гироскопов 13
1.1 Классификация микромеханических гироскопов 13
1.2 Классификация дестабилизирующих воздействий в микрогироскопах и микроакселерометрах
1.2.1 Технологические дефекты 15
1.2.2 Температурные возмущающие воздействия 16
1.2.3 Механические воздействия 19
1.3 Обзор конструктивных методов уменьшения влияния дестабилизирующих воздействий 21
1.3.1 Многокомпонентные микросистемы 21
1.3.2 Гироскопы камертонного типа 28
1.3.3 Гироскопы с развязывающими рамками 32
1.3.4 Гироскопы с широкой полосой пропускания 35
Выводы по главе 1 38
2 Разработка упругих подвесов микромеханических сенсоров 41
2.1 Упругие элементы подвесов 41
2.1.1 Исследование жёсткостей упругих элементов 41
2.1.2 Влияние температурных полей на собственные частоты упругих элементов 55
2.2 Конструкционные способы уменьшения влияния температурных возмущающих воздействий на рабочие характеристики микромеханических сенсоров 57
2.2.1 Верификация конечно-элементной модели 58
2.2.2 Упругий подвес, чувствительный по осям X и Y 63
2.2.3 Упругие подвесы, чувствительные по оси Z 68
2.3 Тестовые структуры упругих подвесов 73
2.3.1 Технология изготовления стеклянного основания 73
2.3.2 Технология изготовления кремниевого сенсора 79
2.3.3 Соединение тестовых структур с основанием 89
2.4 Экспериментальные исследования температурной чувствительности упругих подвесов 92
Выводы по главе 2 96
3 Принцип работы и математическая модель микромеханического гироскопа-акселерометра с развязывающими рамками 99
3.1 Функциональная схема 99
3.2 Математическая модель
3.2.1 Полная математическая модель 103
3.2.2 Упрощение математической модели 110
3.2.3 Собственные частоты гироскопа-акселерометра 115
3.3 Модальный и статический конечно-элементный анализ 119
3.3.1 Модальный анализ 119
3.3.2 Статический анализ 121
3.4 Электродные структуры многокомпонентного сенсора 124
Выводы по главе 3 131
4 Чувствительность многокомпонентного гироскопа акселерометра к температурным воздействиям и технологическим погрешностям 132
4.1 Влияние температуры на механические характеристики гироскопа 132
4.2 Влияние температуры на электрические характеристики сенсора 136
4.2.1 Температурные изменения ёмкостей 136
4.2.2 Температурный шум микроэлектромеханических интегрированных
4.3 Влияние технологических дефектов на характеристики интегрированных многокомпонентных микрогироскопов 141
4.3.1 Методика анализа технологических дефектов 141
4.3.2 Влияние на механические параметры сенсора 144
4.3.3 Влияния на электрические параметры 148
4.4 Схемотехнические способы компенсации влияния температурных и технологических возмущающих воздействий на рабочие характеристики интегрированных многокомпонентных микрогироскопов 151
Выводы по главе 4 160
5 Математическое моделирование гироскопа акселерометра 162
5.1 Методика системного поведенческого моделирования 162
5.2 Моделирование режима температурной настройки частот сенсора гироскопа 165
5.2.1 Канал первичных колебаний 165
5.2.2 Канал вторичных колебаний 168
5.3 Моделирование динамических характеристик 174
Выводы по главе 5 180
Заключение 182
Список сокращений и условных обозначений 184
Список литературы
