一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

来源：电子与信息学报杂志2016年第6期北京时间：

作者：杨鹏飞, 陈博, 闻小龙, 彭春荣, 夏善红, 郝一龙

单位：1.(北京大学微米/纳米加工技术国家重点实验室 北京 100871) ②(中国科学院电子学研究所传感器技术国家重点实验室 北京 100190) ③(清华大学微电子学研究所 北京 100084)

摘要：该文基于MEMS电场敏感芯片，研制出了一种新型的地面大气电场传感器，解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备，其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法，设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案，并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试，测量范围为-50 kV/m~50 kV/m，总不确定度为0.67%，分辨力达到10 V/m，功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明，MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果，与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性，说明该传感器能满足预测雷暴要求，实现雷电监测和预警功能。

关键词：微机电系统, 电场传感器, MEMS地面大气电场传感器

基金资助：国家自然科学基金项目(61327810, 61201078)，国家自然科学基金重大仪器专项(61302032)