电容式微机械超声传感器的建模与分析
| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第9-21页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 MEMS研究现状及应用领域 | 第10-11页 |
| 1.3 CMUT的国内外研究现状 | 第11页 |
| 1.4 CMUT有限元模型的研究进展 | 第11-12页 |
| 1.5 CMUT的加工工艺 | 第12-18页 |
| 1.5.1 传统的CMUT加工方法: 牺牲层技术 | 第13-15页 |
| 1.5.2 硅片键合技术 | 第15-18页 |
| 1.6 本课题的研究意义和主要工作 | 第18-21页 |
| 第二章 电容式超声传感器的理论分析 | 第21-31页 |
| 2.1 CMUT基本结构 | 第21页 |
| 2.2 工作原理 | 第21-22页 |
| 2.3 CMUT的一阶等效模型 | 第22-24页 |
| 2.4 等效电路模型 | 第24-28页 |
| 2.4.1 电容: C_0 | 第25页 |
| 2.4.2 传感器变压比：n | 第25-26页 |
| 2.4.3 弹簧软化电容： -C_0/n | 第26-27页 |
| 2.4.4 薄膜机械阻抗：Z_mem | 第27-28页 |
| 2.4.5 寄生电容:C_p | 第28页 |
| 2.4.6 薄膜辐射阻抗:Z_rad | 第28页 |
| 2.5 本章小结 | 第28-31页 |
| 第三章 CMUT的设计与分析 | 第31-45页 |
| 3.1 CMUT的结构设计分析 | 第31-34页 |
| 3.1.1 CMUT结构设计的理论基础 | 第31-33页 |
| 3.1.1.1 薄膜共振频率的分析 | 第31-32页 |
| 3.1.1.2 CMUT空气间隙设计理论 | 第32-33页 |
| 3.1.2 薄膜厚度的设计 | 第33-34页 |
| 3.1.3 空腔隙厚度设计 | 第34页 |
| 3.1.4 电极厚度以及半径分析 | 第34页 |
| 3.2 圆形薄膜的模态分析 | 第34-35页 |
| 3.3 矩形薄膜CMUT模型的模态分析 | 第35-39页 |
| 3.3.1 第一种结构 | 第36-37页 |
| 3.3.2 第二种结构 | 第37页 |
| 3.3.3 第三种结构设计 | 第37-38页 |
| 3.3.4 第四种结构设计 | 第38-39页 |
| 3.4 CMUT的模态分析 | 第39-44页 |
| 3.5 总结 | 第44-45页 |
| 第四章 CMUT的力电耦合分析 | 第45-54页 |
| 4.1 力电耦合静态分析 | 第45-52页 |
| 4.1.1 二维有限元模型静态分析 | 第45-47页 |
| 4.1.2 三维有限元模型静态分析 | 第47-49页 |
| 4.1.3 单个CMUT结构带宽的分析 | 第49-52页 |
| 4.1.4 混合式CMUT结构的等效电路 | 第52页 |
| 4.2 总结 | 第52-54页 |
| 第五章 总结 | 第54-56页 |
| 5.1 结论 | 第54页 |
| 5.2 下一步工作计划 | 第54-56页 |
| 参考文献 | 第56-60页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第60-62页 |
| 致谢 | 第62-63页 |
