Projeto de um sensor de pressão piezoresistivo em substrato SOI.

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: Fraga, Mariana Amorim
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Método dos Elemetos Finitos; Sistemas microeletromecânicos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-21102024-122622/

Este trabalho descreve a metodologia empregada para projeto e simulação de um sensor de pressão piezoresistivo em substrato SOI. O dispositivo projetado apresenta um diafragma de silício com quatro piezoresistores, tipo P, arranjados na forma de ponte de Wheatstone. O diafragma atua como um amplificador de stress mecânico, pois quando uma pressão é aplicada sobre o dispositivo o diafragma se curva para cima ou para baixo indicando tração ou compressão nos piezoresistores. A mudança na resistividade causada por este stress mecânico caracteriza o efeito piezoresistivo. Neste projeto o diafragma comporta-se como uma placa quadrada sujeita a pequenas deflexões. As expressões analíticas definidas pela teoria de placa são utilizadas para dimensionamento do diafragma. ANSYS, um software de elementos finitos, foi usado para modelar e analisar o sensor. Os resultados obtidos na análise por elementos finitos foram comparados aos analíticos. A opção pelo substrato SOI (Silicon On Insulator) justifica-se pela presença da camada de óxido enterrado e pela excelente qualidade mecânica da camada superficial de silício monocristalino. Entre os tipos de substrato SOI o SIMOX (Separation Implanted Oxygen) foi escolhido para construção do sensor. O sensor projetado não possui piezoresistores totalmente isolados pela camada de óxido. Os elementos piezoresistivos estão na superfície de uma camada epitaxial feita sobre a lâmina SIMOX. A camada de óxido enterrado atua no freamento da corrosão anisotrópica.