Design of freeform geometries in a MEMS accelerometer with a mechanical motion preamplifier based on a genetic algorithm

微电子机械系统 加速度计 灵敏度(控制系统) 制作 电子工程 计算机科学 带宽(计算) 前置放大器 计算 放大器 材料科学 工程类 算法 光电子学 医学 操作系统 计算机网络 病理 替代医学
作者
Chen Wang,Xiaoxiao Song,Weidong Fang,Fang Chen,Ioannis Zeimpekis,Yuan Wang,Aojie Quan,Jian Bai,Huafeng Liu,Gerold Schröpfer,Chris Welham,Michaël Kraft
出处
期刊:Microsystems & Nanoengineering [Springer Nature]
卷期号:6 (1) 被引量:18
标识
DOI:10.1038/s41378-020-00214-1
摘要

Abstract This paper describes a novel, semiautomated design methodology based on a genetic algorithm (GA) using freeform geometries for microelectromechanical systems (MEMS) devices. The proposed method can design MEMS devices comprising freeform geometries and optimize such MEMS devices to provide high sensitivity, large bandwidth, and large fabrication tolerances. The proposed method does not require much computation time or memory. The use of freeform geometries allows more degrees of freedom in the design process, improving the diversity and performance of MEMS devices. A MEMS accelerometer comprising a mechanical motion amplifier is presented to demonstrate the effectiveness of the design approach. Experimental results show an improvement in the product of sensitivity and bandwidth by 100% and a sensitivity improvement by 141% compared to the case of a device designed with conventional orthogonal shapes. Furthermore, excellent immunities to fabrication tolerance and parameter mismatch are achieved.

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