MODÉLISATION D’UN CAPTEUR DE PRESSION CAPACITIVE AU SILICIUM DE FORMES CARRÉE ET RECTANGULAIRE

F KERROUR, F HOBAR

Résumé


Dans cet article, nous étudions la déflexion statique d’une membrane fine au silicium, parfaitement
encastrée aux bords, de formes carrée et rectangulaire, soumise à une pression uniforme et constante, dans
le cas de faibles perturbations. Nous utilisons la méthode de Galerkin avec des fonctions de bases
trigonométriques pour l’obtention d’une solution précise de la déflexion w(x, y). Cette solution est
directement appliquée à un micro capteur de pression capacitif, et nous permet de mieux comprendre ces
caractéristiques. La membrane de silicium et le substrat en pyrex ont été fabriqués séparément puis collés
par soudure anodique. Après le processus de collage, la cavité hermétique est formée entre les deux
couches. Du fait que la membrane est suffisamment mince, elle peut être déformée par la pression
appliquée P, cette déflexion de la membrane w(x, y) engendre une augmentation de la capacité C (P).
Les valeurs typiques de la capacité sont de l’ordre de quelques Pico farads, avec une variation totale
de moins d’un pico farad (1pF). L’analyse de la réponse nous permet de conclure que le capteur présente
une haute sensibilité (Sp) à la pression appliquée, due à la variation relativement élevée de la capacité avec
une linéarité sur un intervalle de pression de 0 à 6 bars. Une étude comparative nous a permis de
déterminer les caractéristiques et les limites d’utilisation de ces dispositifs. Par ailleurs, les résultats de
simulation montrent aussi, que la sensibilité à la pression dépend de la géométrie de la structure.

Mots-clés


apteur de pression capacitif; Déflexion; Membrane; Méthode de Galerkin; Silicium; sensibilité

Texte intégral :

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