M I C R O   S E N S O R   &   A C T U A T O R

 

 Piezoresistive Accelerometers

Micro Systems Lab. in AJOU UNIVERSITY

Fig. 1. The front side of accelerometer.

Fig. 2. The back side of accelerometer.

A Study on a Silicon Resonator for Piezoresistive Accelerometers
E. H. Yang, S. S. Yang, and O. C. Jeong

ABSTRACT
In this paper, a silicon resonator which is an important structure of piezoresistive accelerometer for air bag systems has been designed, and fabricated using the silicon-micro machining techniques.  The resonator consists of a seismic mass and four deflection beams.  The seismic mass of mesa structure and beams are fabricated by the anisotropic etching process using EPW.  On the surface of both ends of the beams, piezoresistors are fabricated by diffusion process.  The deflection of the beam under acceleration causes the change in the resistance of the piezoresistors.  The 8 piezoresistors are properly arranged and connected to make a bridge circuit so that acceleration in only one direction may be measured.  The designed first resonant frequency of this resonator is 16.8 KHz.  In the range of frequency below 15 KHz, the frequency response has been obtained from experiments, and the sensitivity of the output to acceleration in the range of low frequency is 4.3 uV/Vg at 22 degree.   (The Transactions of KIEE, vol. 41, 10, 1992)

 

Fig. 3. The structure of the resonator.

Fig. 4. Another Accelerometer.

 KOREAN ABSTRACT

Micro Systems Lab. in AJOU UNIVERSITY

[가속도 센서란 ?]
말그대로 속도 변화를 읽을수 있는 센서를 말합니다. 위에 있는 사진은 우리 실험실(1996, 정옥찬)에서 만든 가속도 센서로서 그 크기가 그림에서도 알 수 있듯이 2mm안팎의 초소형 센서입니다. 이 가속도 센서는 자동차의 에어백에 사용되며, 어떤 충격이 차체에 가해 졌을때, 에어백이 작동하게 된다. 이때 충격을 감지해내는 방식으로 가속도를 사용한다. 이러한 초소형 가속도계는 저렴하게 대량생산되어 기존의 가속도계들을 대체하며 앞으로 사용되게 될것입니다.
[가속도 센서 동작원리]
간단히 그림의 가속도계의 동작원리를 설명하자면 , 다음과 같습니다. 앞의 그림을 보면 중앙의 사각형으로 생긴 물체가 네개의 브릿지(다리)에 매달려 있는것을 볼수 있습니다. 이 센서가 아래 위로 속도의 변화가 일어나게 되면 그 물체가 위나 아래로 중력을 받아 밀리게 된다. 이때 브릿지마다의 저항값이 틀려지게 되어 그값의 변화로 부터 속도의 변화를 측정하게 된다.

 

  Related Papers

  1. 양의혁, 양상식, “A Study on a Silicon Resonator for Piezoresistive Accelerometer,” 전기학회논문지 41권 10호, pp. 1164-1171, 1992. 10
  2. 양의혁, 양상식, 한상우, “SOI 구조를 이용한 실리콘 압저항 가속도계의 설계 및 제작,” 대한전기학회 추계학술대회 논문집, pp. 192-194, 1993.11.
  3. 양의혁, 양상식, 황성호, 김홍석, “Fabrication of a Silicon Piezoresistive Accelerometer with Silicon-on-Insulator Structure,” 대한기계학회 춘계학술대회 논문집, pp. 684-686, 1994.4.
  4. 양의혁, 양상식, “A Silicon Piezoresistive Accelerometer with Silicon-on-insulator structure,” 대한전기학회 논문지, 43권 6호, pp. 1036-1038, 1994. 6.
  5. 지영훈, 양의혁, 양상식, “p+ 컨틸레버 빔을 이용한 다결정 실리콘 압저항 가속도계의 제작,” 대한전기학회 추계학술대회 논문집, pp. 416-418, 1994.11.
  6. 양의혁, 정옥찬, 양상식, “p+ 실리콘 박막을 이용한 폴리실리콘 압저항 가속도계의 제작 및 측정,” 대한전기학회 1996년 하계학술대회 논문집(C), pp. 1994-1996, 1996.7.
  7. 양의혁, 양상식, “p+ 실리콘 식각정지층을 이용하여 몸체가공한 폴리실리콘 압저항 가속도계,” 대한전기학회 논문지, 45권 10호, pp. 1509-1511, 1996. 10.
  8. 김상철, 정옥찬, 양상식, "p+ 실리콘 브리지를 갖는 폴리실리콘 압저항 가속도계의 제작 및 측정," 대한전기학회 MEMS연구회 학술발표회, 대한전기학회, pp.141-147, 1998.04.

 

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