电极表面粗糙度对检测电容的影响

• 作者: 刘晓为 张海峰 李海 陈楠
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 检测电容 表面粗糙度 电极 微机电系统
• 年，卷（期）: 2013,（9）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2266-2271
• 页数: 6页
• 分类号: TM934.2
• 字数: 3122字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20132109.2266

摘要

平行板电容是大多数MEMS传感器件的核心检测结构.考虑随着检测电极间距的减小,电极表面粗糙度会对其空间电场分布产生影响,本文研究了电极表面粗糙度对检测电容性能的影响.建立了单粗糙电极的平行板电容器模型,并采用有限元法分析了表面粗糙度和边缘效应对静电场分布的影响;针对粗糙表面增大了电极存储电荷的能力,对粗糙表面的平行板电容器计算公式进行了修正.采用原子力显微镜对不同粗糙度的样本进行了表征,实验和仿真结果表明:减小两电极之间的距离,增大检测电极的表面粗糙度,可以显著增大检测电容.当检测电极的粗糙度从0.063 nm增加到60 nm时,平行板电容器电容值增大了9.0％.结论显示,增大MEMS电容器两电极的表面粗糙度,可以有效地增大MEMS器件的检测灵敏度.