桥式红外热辐射器的可靠性设计和电热光学仿真

介绍了用于气体传感应用的硅基微机电系统(MEMS)红外(IR)热辐射器的设计和仿真。 红外热辐射器设计为悬挂在硅框架上的桥式加热板(BSH)结构,以实现加热板与框架之间的良好隔热。 为了研究BSH结构的可靠性,在电炉和框架之间的接触角设计了三种圆角结构。 使用软件COMSOLTM(COMSOL 4.3b,COMSOL Inc.,Stockholm,Sweden),使用3维有限元方法(3D-FEM)研究BSH红外发射器的电热,热机械和热光学特性。 仿真结果表明,椭圆形圆角的BSH的应力分布最低,应力流线流动最平稳,而方形圆角的BSH的温度和应力分布最高。 热光和热响应仿真进一步表明,尽管与其他两种结构相比,其发射强度和调制带宽略有不足,但具有椭圆圆角的BSH是可靠红外热发射器的最佳设计。