cMUT的设计与仿真

论文摘要

本文涵盖cMUT(电容式微机械超声波传感器)的设计原理和公式推导,分析了cMUT的机电耦合特性,通过使用模拟软件ANSYS 10.0对器件进行仿真模拟,通过静力学分析,模态分析,谐响应分析,得到了薄膜的模态频率、谐响应频率、薄膜厚度、尺寸、吸合电压等一系列有价值的数据,有效的指导了cMUT的结构设计以及电路设计。同时,结合国内外cMUT相关的研究结果,设计了cMUT的光刻掩模板,克服了cMUT工艺中双面光刻的技术问题,结合工艺条件和成本因素,使用键合技术设计了两套实验方案,以及制订了整个cMUT制作的工艺流程,为后续的制造做好了坚实的准备工作。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 MEMS 的研究现状
• 1.2 cMUT 的研究现状
• 1.3 本课题的研究意义与主要工作
• 第二章 cMUT 的理论基础
• 2.1 超声波的传播特性
• 2.2 超声波的特征量
• 2.3 超声波垂直入射到单一平界面上的反射和透射
• 2.4 圆盘超声声源的纵波声场分析
• 2.5 矩形超声声源的纵波声场分析
• 2.6 cMUT 的结构及工作原理
• 2.7 cMUT 的等效电路
• 第三章 cMUT 的结构设计
• 3.1 cMUT 的结构设计分析
• 3.2 三种cMUT 的结构设计
• 3.3 cMUT 的模态分析
• 第四章 cMUT 的模态分析及力电耦合分析和仿真
• 4.1 仿真方法介绍
• 4.2 力电耦合仿真分析
• 第五章 cMUT 的工艺设计与实现
• 5.1 cMUT 的工艺流程
• 5.2 cMUT 的光刻板设计
• 第六章 全文总结
• 6.1 结论
• 6.2 后续研究
• 参考文献
• 附录:力电耦合分析步骤
• 中文摘要
• 英文摘要
• 致谢