شبیه‌سازی و تحلیل رفتار مکانیکی میکروسنسور فشار پیزورزیستیوی

Abstract

سنسورهای میکروالکترومکانیکی فشار به‌دلیل سهولت ساخت، هزینة‌ پایین، روش اندازه‌گیری ساده، محدودة گستردة فشار مورد اندازه‌گیری و دقت اندازه‌گیری بالا محبوبیت بسیاری دارند. در این پژوهش، رفتار مکانیکی یک میکروسنسور فشار پیزورزیستیوی به روش المان محدود شبیه‌سازی شده است. اعمال فشار به مرکز دیافراگم سبب ایجاد تنش‌های طولی و عرضی در پیزورزیستیوها می‌شود و تنش‌های ایجادشده در پیزورزیستیوها باعث تغییر مقاومت الکتریکی آنها می‌گردد. در این مقاله، ماکزیمم مقدار جابه‌جایی دیافراگم سنسور، تنش‌های طولی و عرضی و توزیع پتانسیل الکتریکی در پیزورزیستیوها به ازای اعمال فشار 14 مگاپاسکال مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین ماکزیمم مقدار جابه‌جایی دیافراگم و تغییرات مقاومت الکتریکی به ازای اعمال فشارهای گوناگون بررسی شده است. با انجام تحلیل تنش ون‌مایزز روی سازة سنسور مشخص شد که حداکثر تنش ون‌مایزز ایجادشده در این سازه به ازای اعمال فشار 14 مگاپاسکال، 6 گیگاپاسکال است. همچنین با انجام تحلیل خستگی روی سنسور مذکور معلوم شد که این سنسور از عمر بسیار بالایی برخوردار است