1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2026-31-4-438-447WOJEBR621.382Микро- и наносистемная техникаStudy of the sensitive element of micromechanical accelerometer under the temperature effectsИсследование чувствительного элемента микромеханического акселерометра при температурных воздействияхПайн Со ХтуПайнСо ХтуThuPaing SoePaing Soe ThuКалугин Виктор ВладимировичКалугинВиктор ВладимировичKaluginViktor V.Viktor V. KaluginКочурина Елена СергеевнаКочуринаЕлена СергеевнаKochurinaElena S.Elena S. KochurinaНациональный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1Национальный исследовательский университет «МИЭТ», Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1; ООО «Лаборатория Микроприборов», Россия, 124527, г. Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея,10, стр.118082026Том. 31 №4438447http://ivuz-e.ru/issues/Том 31 №4/issledovanie_chuvstvitelnogo_elementa_mikromekhanicheskogo_akselerometra_pri_temperaturnykh_vozdeyst/http://ivuz-e.ru#

Micromechanical accelerometers (MMA) have featured compact size, low power consumption, high sensitivity and low cost. Depending on the mechanism by which displacement is converted under the acceleration, MMA are divided into several types, including capacitive, resonant, piezoelectric, piezoresistive, optical, tunneling and thermal accelerometers. The study results of sensitive element of the capacitive comb type MMA were presented in this work. The mechanical deformation of the sensitive element design along the X and Y axes and thermal deformation results along the X axis, which affect the change in capacitance between the comb electrodes under the acceleration of 50 g, were studied. The sensitive element design of capacitive type MMA was simulated using the softwares of SolidWorks, Ansys and Ansys Maxwell. It was found that the developed design of capacitive type MMA with 70 pairs of electrodes is operational.

Микромеханические акселерометры (ММА) характеризуются компактностью, малым энергопотреблением, высокой чувствительностью и низкой стоимостью. В зависимости от механизма преобразования смещения при воздействии ускорения ММА делятся на емкостные, резонансные, пьезоэлектрические, пьезорезистивные, оптические, туннельные и тепловые. В работе исследована конструкция чувствительного элемента (ЧЭ) емкостного ММА гребенчатого типа. Изучена механическая деформация конструкции ЧЭ по осям X и Y и термические деформации по оси X, которые влияют на изменение емкости между электродами гребенки, при воздействии ускорения 50 g. Проведено моделирование конструкции ЧЭ ММА емкостного типа в программах SolidWorks, Ansys и Ansys Maxwell. Установлено, что разработанная конструкция ЧЭ ММА емкостного типа с 70 парами электродов работоспособна.

чувствительный элементмикромеханический акселерометрмеханическое напряжениерезонансные частотыизменение емкостиsensitive elementmicromechanical accelerometermechanical stressresonant frequencieschange in capacitance Kang R., Xiaoli W., Zhang S., Mengqi Z., Chenyuan H., Huafeng L., Tu L.-C. A MEMS micro-g capacitive accelerometer based on through-silicon-wafer-etching process. Micromachines. 2019;10(6):380. https://doi.org/10.3390/mi10060380Hanasi P., Sheeparamatti B. G., Abbigeri V., Meti N. Study of capacitance in electrostatic comb-drive actuators: Excerpt from the Proceedings of the 2015 COMSOL Conference in Pune. COMSOL. 2015. Available at: https://www.comsol.com/paper/study-of-capacitance-in-electrostatic-comb-drive-actuators-27091 (accessed: 22.05.2023).Paing Soe Thu, Kalugin V. V., Kochurina E. S., Thu Ta. Structural design and modeling of MEMS-based single axis capacitive accelerometer. In: 2024 Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EICon). St. Petersburg: IEEE; 2024, pp. 559–564. https://doi.org/10.1109/ElCon61730.2024.10468256Bedekar V. N., Tantawi Kh. H. MEMS sensors and actuators. In: Advanced Mechatronics and MEMS Devices II. Microsystems and Nanosystems. Eds D. Zhang, B. Wei. Cham: Springer; 2017, pp. 195–216. https://doi.org/10.1007/978-3-319-32180-6_10Калугин В. В., Пайн Со Хту, Пьо Вин Тун, Калугина И. В. Разработка МЭМС акселерометра емкостного типа. СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2022;(4):249–250. EDN: BWUSZV.Kalugin V. V., Paing Soe Thu, Phyo Win Tun, Kalugina I. V. Capacitive-type MEMS accelerometer design. SVCh-tekhnika i telekommunikatsionnyye tekhnologii = Microwave & Telecommunication Technology. 2022;(4):249–250. (In Russ.).Кремний. Tydex. Available at: https://www.tydexoptics.com/pdf/ru/Silicon_ru.pdf (accessed: 14.05.2026).Silicon. Tydex. Available at: http://tydexoptics.com/materials1/for_transmission_optics/silicon/ (accessed: 21.02.2022).Пайн Со Хту, Калугин В. В., Кочурина Е. С., Йе Мин Хлаинг. Исследование чувствительного элемента микромеханического акселерометра в условиях температурных воздействий. In: Интеллектуальные системы и микросистемная техника: сб. трудов Науч.-практ. конф. (Кабардино-Балкария, пос. Эльбрус, 30 янв. – 04 февр. 2025 г.). М.: МИЭТ; 2025, с. 51–58. EDN: TTZATD.Paing Soe Thu, Kalugin V., Kochurina E., Ye Min Hlaing. Study of the sensitive element of a micromechanical accelerometer under the temperature influences. In: Intellektualnyye sistemy i mikrosistemnaya tekhnika = Intelligent systems and microsystem engineering: proc. of the Res.-to-pract. conf. (Kabardino-Balkariya, Elbrus vge., Jan. 30 – Feb. 04, 2025). Moscow: MIET; 2025, pp. 51–58. (In Russ.).Вавилов В. Д., Тимошенков С. П., Тимошенков А. С. Микросистемные датчики физических величин: монография: в 2 ч. М.: Техносфера; 2018. 549 с.Vavilov V. D., Timoshenkov S. P., Timoshenkov A. S. Microsystem Sensors of Physical Quantities: monograph: in 2 parts. Moscow: Tekhnosfera Publ.; 2018. 549 p. (In Russ.).Abarca-Jiménez G. S., Reyes-Barranca M. A., Mendoza-Acevedo S., Munguía-Cervantes J. E., Alemán-Arce M. A. Modal analysis of a structure used as a capacitive MEMS accelerometer sensor. In: 2014 11th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE). Ciudad del Carmen: IEEE; 2014, pp. 422–425. https://doi.org/10.1109/ICEEE.2014.6978263Le X. L., Kim K., Choa S.-H. Analysis of temperature stability and change of resonant frequency of a capacitive MEMS accelerometer. Int. J. Precis. Eng. Manuf. 2022;23:347–359. https://doi.org/10.1007/s12541-021-00602-1