Nghiên cứu mô phỏng và khảo sát cảm biến áp
suất kiểu áp trở chế tạo trên cơ sở công nghệ
vi cơ điện tử (MEMS)

Nguyễn Hữu Khánh Nhân

Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nano
Người hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Ngọc Hùng
Năm bảo vệ: 2008

Abstract: Tổng quan về hệ vi cơ điện tử MEMS và hiệu ứng điện trở trong vật liệu
bán dẫn silic. Tìm hiểu về công nghệ chế tạo và các vật liệu ứng dụng trong MEMS.
Hiệu ứng áp điện trở trong vật liệu bán dẫn silic cho phép tìm ra quy tắc thiết kế các
mô hình cảm biến cũng như cho phép tối ưu hóa các thiết kế đó. Đưa ra các biểu thức
định lượng cần thiết trên phương diện toán học. Đi sâu tìm hiểu các loại cảm biến áp
suất khác nhau, sử dụng công nghệ MEMS. Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất
điện trở trên cơ sở dùng phương pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng
cảm biến dùng phần mềm ANSYS và phương pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài
toán mô phỏng sự tương tác các trường vật lý, khảo sát các tham số ảnh hưởng đến
linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục vụ quá trình chế tạo. Tiến hành xây dựng hệ đo
cảm biến áp suất sau khi linh kiện được chế tạo, với các thiết bị đo lường được kết nối
thông qua chuẩn giao tiếp RS232. Truy xuất được các đại lượng cần đo và kết quả đo
với sự hỗ trợ phần mềm LabView
Keywords: Công nghệ vi cơ điện tử, Cảm biến áp suất, Khoa học vật liệu, Vật liệu
bán dẫn silic

Content
GIỚI THIỆU
Công nghệ vi chế tạo, cũng được biết đến là công nghệ MEMS (Micro Electro
Mechanical Systems) là một trong các công nghệ tiến tiến cho phép chế tạo các linh kiện vi

Chương 2: Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất áp điện trở. Trên cơ sở dùng
phương pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng cảm biến dùng phần mềm
ANSYS dùng phương pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài toán mô phỏng sự tương tác các
trường vật lý, khảo sát được các tham số ảnh hưởng đến linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục
vụ quá trình chế tạo.
Chương 3: Xây dựng hệ đo. Sau khi linh kiện được chế tạo, tiến hành xây dựng hệ đo,
với các thiết bị đo lường được kết nối thông qua chuẩn giao tiếp RS232. Sự hỗ trợ phần mềm
LabView cho chúng ta truy xuất được các đại lượng cần đo và kết quả đo.
Chương 4: Kết quả và thảo luận. Có được từ thực nghiệm và tiến hành đánh giá kết
quả này với kết quả từ thiết kế và mô phỏng.
References
Tiếng Việt
[1]
Đinh Văn Dũng (2003), Nghiên cứu chế tạo cảm biến trên cơ sở hiệu ứng áp trở, Luận
án Tiến Sĩ Vật Lý, Trường Đại Học Bách Khoa, Hà Nội.
[2]
Chu Mạnh Hoàng (2007), Nghiên cứu thiết kế chế tạo cảm biến áp suất kiểu áp trở kích
thước thu nhỏ, Luận văn Thạc sĩ khoa học vật liệu, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
[3]
PGS.TS. Nguyễn Việt Hùng, PGS.TS. Nguyễn Trọng Giảng (2003), ANSYS và mô
phỏng số trong công nghiệp bằng phần tử hữu hạn, Trường Đại Học Bách Khoa Hà
Nội, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật.
[4]
GS.TS. Nguyễn Văn Phái, GVC.TS. Trương Tích Thiện, Ths. Nguyễn Tường Long,
Ths. Nguyễn Định Giang (2003), Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS,
Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật.
[5]
Phan Hồ, Phan Quốc Phô (2001), Giáo trình vật lý bán dẫn, Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật.
[6]

[15]
Stephen D.Senturia (2002), Microsystem Design, pp.485-486, Massachusetts Institute
of Technology, Kluwer Academic Publishers, New York.
[16]
Vijay Varadan (2007), MicroElectroMechanical System (MEMS), Pennsylvania State
University, USA.
[17]
Shimbo, M., K. Furukawa, K. Fukuda, and K. Tanzawa, Silicon-to-silicon direct
bonding method. Journal of Applied Physics, 1986. 60(8): p. 2987-2989.
[18]
Y. Kanda (1982), A graphical representation of the piezoresistance coefficients, IEEE
Trans, Electron devices, Vol. ED-29, pp. 64-70.
[19]
S. K. Clark and K. D. Wise, Pressure sensitivity in anisotropically etched thin-
diaphragm pressure sensors, IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-26, pp. 1887–
1896, 1979.
[20]
Roark, Roarks formulas for stress and strain, p. 464, Table 26 case 8. McGraw Hill, 1
edition.