设计和制造基于Al_0.8Sc_0.2NN的具有高可靠性和动态范围的零电双模麦克风

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电气工程 电气工程
• 声学 声学 在声学上.

背景情况:

• 微电机系统 (MEMS) 麦克风提供了小型化和统一性.
• 传统的MEMS麦克风在可靠性方面面临限制,特别是在极端环境中.
• 压电式麦克风为增强耐用性提供了强大的替代方案.

研究的目的:

• 开发和描述一种使用Al0.8Sc0.2N.N.的新型压电双形MEMS麦克风.
• 为了提高麦克风的可靠性和性能在苛刻的条件下.
• 为了比较Al0.8Sc0.2N压电双形的性能与传统的MEMS麦克风结构.

主要方法:

• 使用有限元分析 (FEA) 来比较Al0.8Sc0.2N压电双形体与传统设计的灵敏度.
• 构建了一个单元麦克风模型,以全面评估噪声源.
• 压电式麦克风芯片的制造,在900微米×900微米的基板上使用八个三角形横梁.

主要成果:

• 基于Al0.8Sc0.2N的压电双形体表现出卓越的性能指标.
• 获得的灵敏度为1.68 mV/Pa,噪声底值为-110 dBA,信号与噪声比 (SNR) 为54.5 dB.
• 麦克风的声学过载点为147 dB SPL,撞击后测试的生存率为100%,动态范围为107.5 dB.

结论:

• 开发的Al0.8Sc0.2N压电双形MEMS麦克风提供了显著提高的稳定性和性能.
• 这项技术克服了传统MEMS麦克风的局限性,使其在极端环境中可靠运行.
• 高动态范围和抗冲击性能使其适用于具有挑战性的声学应用.