手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

FBAR伽马辐照传感器设计

王宇航

  薄膜体声波谐振器(Thin film bulk acoustic resonator,FBAR)具有工作频率高、尺寸小、品质因数高、功率容量大、换能效率高及与IC工艺兼容等优点,是实现高性能换能器(transducer)和传感器(sensor)的理想技术。本文设计一种新型的FBAR辐照传感器,包含了传感器表头FBAR设计、辐照敏感机理的研究以及读出电路的设计。设计了两种不同叠层结构的传感器表头FBAR,结构一FBAR由金属层-压电层-氧化层-金属层构成,两种叠层结构FBAR之间的区别是,结构二FBAR在压电层和氧化层之间还有一层半导体,同时给出了这两种叠层结构FBAR的工艺流程。根据设计的两种不同叠层结构的FBAR,提出了两种不同机理来解释FBAR在伽马辐照下谐振频率偏移的原因,分别为直流电压调频和串联可变电容调频。根据这两种机理,分别推导了FBAR的谐振频率的偏移量与总剂量的关系式。最后为了提高检测的准确性,设计了一种双介质辐照敏感层结构,并对其机理进行了分析。为了能简单方便的测试得到传感器表头FBAR的谐振频率、品质因数等性能指标,根据它的实际封装尺寸,设计了一种测试电路板,由于测试板中的夹具的会对测试结果带来误差,设计了TRL校准件来消除这些误差。为了能够将FBAR谐振频率的偏移量读出来,设计了FBAR伽马辐照传感器的读出电路,包括振荡电路、混频滤波电路、放大整形电路、FPGA频率读出电路。对振荡器的相位噪声进行了优化,根据机理二中FBAR的等效电路,得到了不同剂量下的FBAR振荡器的输出频率,接着分别对混频滤波电路、放大整形电路、FPGA频率检测电路进行了设计仿真,并对每一个电路模块进行了测试,验证了每一个电路的可行性,最后对整个电路板进行了测试验证。……   
[关键词]:FBAR;FBAR辐照传感器;敏感机理;TRL校准;读出电路
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西南科技大学2018年