Modélisation d’un capteur de pression capacitive au silicium de formes carrée et rectangulaire

الملخص FRE

Dans cet article, nous étudions la déflexion statique d’une membrane fine au silicium, parfaitement encastrée aux bords, de formes carrée et rectangulaire, soumise à une pression uniforme et constante, dans le cas de faibles perturbations.

Nous utilisons la méthode de Galerkin avec des fonctions de bases trigonométriques pour l’obtention d’une solution précise de la déflexion w(x, y).

Cette solution est directement appliquée à un micro capteur de pression capacitif, et nous permet de mieux comprendre ces caractéristiques.

La membrane de silicium ET le substrat en pyrex ont été fabriqués séparément puis collés par soudure anodique.

Après le processus de collage, la cavité hermétique est formée entre les deux couches.

Du fait que la membrane est suffisamment mince, elle peut être déformée par la pression appliquée P, cette déflexion de la membrane w(x, y) engendre une augmentation de la capacité C (P).

Les valeurs typiques de la capacité sont de l’ordre de quelques Pico farads, avec une variation totale de moins d’un pico farad (1pF).

L’analyse de la réponse nous permet de conclure que le capteur présente une haute sensibilité (Sp) à la pression appliquée, due à la variation relativement élevée de la capacité avec une linéarité sur un intervalle de pression de 0 à 6 bars.

Une étude comparative nous a permis de déterminer les caractéristiques et les limites d’utilisation de ces dispositifs.

Par ailleurs, les résultats de simulation montrent aussi, que la sensibilité à la pression dépend de la géométrie de la structure.