در این پایان نامه پس از بررسی ساختارهای گوناگون موجود برای حسگر اثرانگشت ساختار جدیدی برای حسگرهای اثرانگشت خازنی mems ارائه گردیده است، که با رفع ضعف های طرحهای پیشین و استفاده از نکات مثبت آنها موفق به افزایش حساسیت در اینگونه حسگرها شده است. حسگرهای خازنی از دو صفحه موازی که در فاصله ی معینی از هم قرار دارند تشکیل شده است. در این حسگرها تغییرات خازنی عامل بسیار مهمی در تعیین عملکرد آنها می باشد، که بر اثر جابجایی الکترود بالایی ایجاد می گردد. در این ساختار جدید با استفاده از ایجاد شکاف برروی الکترود بالایی، استفاده از برآمدگی t-شکل برروی دیافراگم بمنظور متمرکز کردن فشار ناشی از ناهمواریهای پوست انگشت، ایجاد حفره در الکترود پایینی برای کاهش مقاومت هوای درون فاصله هوایی، استفاده از ماده با استرس پایین برای ایجاد دیافراگم و جلوگیری از نفوذ ناخالصی به درون فاصله هوایی با استفاده از لایه پلی ماید موفق به طراحی ساختار جدیدی برای حسگر اثرانگشت mems با حساسیت بالا نسبت به ساختارهای گذشته شده ایم که همگی این عوامل در این پایان نامه از دو نظر جابجایی دیافراگم و خازن بین صفحات تحلیل، شبیه سازی و بررسی شده اند.

بررسی های انجام شده بر روی سنسورهای صوتی نشان می دهد حساسیت سنسور یکی از مهم ترین پارامترهای سنسور می باشد. تنش پسماند یکی از مهمترین عوامل کاهش حساسیت در سنسورهای صوتی خازنی می باشد. در این پژوهش سنسور صوتی جدید حساسیت بالایی را با استفاده از دیافراگم تکنولوژی ماشین کاری میکرونی طراحی می کنیم. در این پروژه به منظور کاهش تاثیر تنش پسماند و افزایش حساسیت سنسور از یک دیافراگم موجدار با لبه های ثابت استفاده می کنیم. این دیافراگم به صورت معلق بر روی صفحه ثابت قرار می گیرد و سنسور صوتی مدنظر را تشکیل می دهد. در ادامه کار به مدل سازی و شبیه سازی سنسور پیشنهادی می پردازیم، و تاثیر پارامترهای مختلف سنسور از قبیل تنش پسماند، ولتاژ بایاس، تعداد موج های دیافراگم و.. را بر عملکرد سنسور مورد مطالعه قرار می دهیم. در ساختار نهایی این سنسور از یک دیافراگم موجدار به شعاع 272um استفاده شده است که 70um آن مربوط به قسمت موجدار دیافراگم و um200 باقیمانده مربوط به ناحیه صاف دیافراگم می باشد. در ساختار نهایی تعداد موج ها برابر 7، ضخامت دیافراگم برابر .9um و ارتفاع موج ها برابر با 2 um در نظر گرفته شده است. دیافراگم و صفحه ثابت به وسیله یک فاصله هوایی1um از یکدیگر جدا شده اند. ساختار ارائه شده در این پژوهش می تواند با کاهش ولتاژ کاری سنسورها، افزایش حساسیت سنسور، کاهش وابستگی مشخصات سنسور به پروسه ساخت و همچنین افزاش پاسخ فرکانسی صاف سنسور تحول بزرگی در صنایع مرتبط ایجاد کند.

آنتن های قابل تنظیم فرکانسی در سال های اخیر به صورت گسترده در سیستم های مخابراتی مدرن و رادار مورد استفاده قرار گرفته اند. گرچه استفاده از سوئیچ در آنتن ها قابلیت تنظیم فرکانس تشدید آن ها را به طورگسسته ایجادکرده است، اما در برخی کاربردها از جمله جنگ های الکترونیک نیاز به تنظیمات پیوسته فرکانس می باشد. تنظیم پیوسته فرکانس تشدید با استفاده از عناصری با قابلیت تنظیم پیوسته صورت می پذیرد. نصب خازن های متغیر درلبه تشعشعی آنتن های cpw یکی ازروش های تنظیم فرکانس می باشد. در این میان خازن های متغیر میکروالکترومکانیکی mems به دلیل مزایایی همچون اندازه کوچک، قابلیت فشرده سازی با عناصر دیگر و ضریب کیفیت بالا گزینه نسبتاً مناسب تری به نظر می رسند. اما این خازن معمولاً دارای یک محدودیت مکانیکی در بازه تغییرات ظرفیت خازنی می باشند که در نتیجه آن بازه تغییرات فرکانس تشدید آنتن نیز کاهش خواهد یافت. در این تحقیق با افزایش محدوده تغییرات قابل حصول ظرفیت خازن، بازه تغییرات پیوسته فرکانس تشدید آنتن افزایش یافته است. درخازن ارائه شده علاوه بر رفع محدودیت مکانیکی، از مشکلات دیگری همچون تداخل تغذیه های dc و rf و تخریب الگوی تشعشعی به دلیل نصب خازن ها بر روی پچ، نیز جلوگیری شده است. همچنین با استفاده از یک مدل مداری برای آنتن، رابطه ای میان ظرفیت خازن بارشده و فرکانس تشدید آنتن ارائه شده است. در پایان نتایج تئوری و شبیه سازی مقایسه شده است که تائید کننده افزایش قابل توجه بازه تغییرات فرکانس تشدید آنتن می باشد.

در این پژوهش، مدل جدیدی برای میکروفون های خازنی mems، جهت استفاده در مدارهای مجتمع نشان داده شده است. این میکروفون دارای دیافراگمی به ضخامت (1?m)و ابعاد (0.5×0.5?mm?^2 ) می باشد. فاصله هوایی در نظر گرفته شده برای این میکروفون(1?m) می باشد. در طراحی این میکروفون، از یک دیافراگم شیار دار که بوسیله بازوهایی نگه داشتهمی شوند، استفاده شده است که سبب کاهش استرس در دیافراگم می شود و همچنین تعداد 16 حفره جهت خروج هوای میان دیافراگم و الکترود پایینی، برروی دیافراگم ایجاد شده است. پارامترهای مهم و تاثیرگذار در رفتار میکروفون، مانند ولتاژ pull-inو حساسیت با استفاده از تحلیل تئوری و نتایج شبیه سازی به ترتیب برابر 3.82 ولت و 6.923 میلی ولت بر پاسکال بدست آمد. میزان ظرفیت خازنی میکروفون در حالتی که هیچ گونه سیگنال فشاری وجود ندارد برابر با 2.3 پیکوفاراد می باشد. با استفاده از روابط موجود میان ظرفیت خازنی و سیگنال فشار اعمال شده، مدلی برای میکروفون خازنی memsارائه می شود، که دارای سه پورت است. پورت های 1 و 2 نشان دهنده دیافراگم و صفحه ثابت میکروفون می باشند و سیگنال فشار امواج صوتی به پورت 3 متصل می گردد. برای بایاس میکروفون از یک منبع ولتاژ dcبرابر 2.3 ولت و یک مقاومت 1 گیگااهمی استفاده شده است. همچنین برای حذف نویزها در فرکانس پایین یک مدار فیلتر rcدر مدار قرار می گیرد. میکروفون به تغییرات دامنه و فرکانی سیگنال فشار اعمال شده، پاسخ مناسبی می دهد و سیگنال های ولتاژ و جریان میکروفون، به مانند فشار اعمالی رفتار می کنند. از مهمترین مزیت های این مدل، قرار گرفتن سیگنال فشار به همراه میکروفون در کنار سایر مدارهای واسط می باشد، که این امکان را جهت بررسی مشخصات میکروفون در شرایط مختلف فراهم می کند. تحلیل المان اجزای محدود(fem) با استفاده از شبیه ساز intellisuiteانجام گرفته و نتایج مربوط به مدل سازی میکروفون در کنار سایر مدارها در شبیه ساز adsمورد بررسی قرار گرفته است