జర్నల్ ఆఫ్ అప్లైడ్ మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్

నైరూప్య

సిలికాన్ <111> క్రిస్టల్ యొక్క అనిసోట్రోపిక్ ప్రవర్తనను ఉపయోగించి పరిమిత మూలకం విశ్లేషణ ద్వారా కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్ల యొక్క బహుళ-సంభావిత మెకానికల్ డిజైన్ ఆప్టిమైజేషన్ <111> క్రిస్టల్: డిజైన్ ఆప్టిమైజేషన్ విధానాల సారాంశం

అమీర్ జావిదినెజాద్

మైక్రో-సెన్సర్‌ల యొక్క మైక్రో-మెకానికల్ డిజైన్ ప్రపంచంలో, ఈ రోజు వరకు, డిజైన్‌ల యొక్క వాస్తవ యాంత్రిక లేదా నిర్మాణాత్మక అంశానికి సంబంధించి గణనీయమైన పరిశీలనలు లేవు. అందువల్ల, ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న చాలా డిజైన్‌లు ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్రీని ఉపయోగించడం ద్వారా “నాన్-లీనియర్” సెన్సార్ అవుట్‌పుట్‌ను సరళీకరించడానికి సవాలు చేయబడ్డాయి. ఈ పరిశోధన పనిలో, సరళ పీడన-విక్షేప ప్రవర్తనను కలిగి ఉండే సూక్ష్మ-పీడన డయాఫ్రాగమ్ FEM ఆప్టిమైజేషన్ పద్ధతుల ద్వారా రూపొందించబడింది. డయాఫ్రాగమ్ ఒక సిలికాన్ (111) విమానం వలె రూపొందించబడింది, ఇది ప్లేన్ ఐసోట్రోపిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. డయాఫ్రాగమ్‌కు ఒక వృత్తాకార సెంటర్ బాస్ విభాగం జోడించబడింది మరియు ఆప్టిమైజేషన్ నిర్వహించబడుతుంది, ఇది ఒక వాంఛనీయ డయాఫ్రాగమ్ జ్యామితిని సాధించడానికి, ఇది అనువర్తిత ఉపరితల ఒత్తిడి లోడింగ్ కింద ఈ బాస్ విభాగం యొక్క ఫ్లాట్ లేదా దృఢమైన విక్షేపం కోసం అనుమతిస్తుంది. దాదాపుగా క్లోజ్డ్-ఫారమ్ డిఫ్లెక్షన్ సొల్యూషన్స్ అనిసోట్రోపిక్ థిన్ ప్లేట్ థియరీని ఉపయోగించి అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు FEM ఆప్టిమైజ్ చేసిన డిజైన్ యొక్క డయాఫ్రాగమ్ డిఫ్లెక్షన్ ప్రవర్తనను ఈ థిన్ ప్లేట్ థియరీ మోడల్‌తో పోల్చారు. ఈ డయాఫ్రాగమ్ డిజైన్ కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్ యొక్క టాప్ ఎలక్ట్రోడ్ ప్లేట్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ లీనియర్ ప్రెజర్-కెపాసిటెన్స్ మార్పు ప్రవర్తన ఉంటుంది. ఈ పీడన డయాఫ్రాగమ్ 689.5 Pa (0.1 psi) పీడన రిజల్యూషన్‌తో 0 నుండి 206843 Pa (30 psi) పీడన పరిధిని కలిగి ఉంటుంది.