针对两种基于对称热电偶结构和基于晶体管的圆形加热条结构的二维集成风速风向微传感器及其风向测量的问题，设计了采用微控制器进行在线控制和利用软件算法实现风速风向测量的传感器系统。系统集微传感器结构、控制与测量电路于一体，显著提高了二维风速风向传感器的在线控制和测量能力及其系统兼容性，并且便于系统扩展功能。测试结果表明，风速计设计满足实际风速和风向的测量要求。

由封装结构热失配引入的结构变形和应力将对MEMS器件性能产生显著影响，即热致封装效应．基于单元库法思想构建了封装后MEMS器件的解析模型．新建锚区、芯片、封装基板等标准单元，利用节点分析法描述了各结构单元间的热弹性耦合行为，以此作为封装效应评估的基础．利用该模型计算了热致封装效应对常规芯片粘接封装的双端固支梁器件主要性能参数的影响．

分析了阳极键合工艺的原理及其工艺条件对CMOS电路的影响,并通过理论分析和实验研究了单片集成MEMS中的两种阳极键合方法:对于玻璃在硅片上方的键合方式,通过在电路部分上方玻璃上腐蚀一定深度的腔及用氮化硅层保护电路可以在很大程度上减轻阳极键合工艺的影响;而玻璃在硅片下方的键合方式,硅片上的电路几乎不受阳极键合工艺的影响,两种方法各有优缺点.

提出并试制了一种采用多晶硅横向二极管作为测温元件的CMOS兼容热风速计.该风速计的加热元件和测温元件均采用多晶硅技术制造,工艺与CMOS兼容.对横向多晶硅二极管的温度敏感特性调查发现,其正向电流随温度增加几乎呈线性增加,显示该多晶硅二极管具有负的电压温度系数.其值约为-1.8mV/K,非常接近单晶硅上PN结的电压温度系数-2mV/K.采用CMOS工艺试制了由8个横向多晶硅二极管组成的风速计结构,并实验测量了其风速和风向敏感特性.

MEMS系统设计的节点分析法已成功应用于机电耦合器件的仿真，且已表明是一种简单实用的方法。本文在已有静态模型的基础上，通过对传热行为的分解以及引入等效质量，建立了Bimorph结构热执行器的动态节点模型。同时选取在电子行业得到普遍应用的电路仿真软件SPICE作为模型仿真平台，并将建立的节点分析模型应用于电路仿真平台。此模型数值实验证明，此方法和有限元分析软件ANSYS的仿真结果吻合较好，而且计算效率高，可在实际器件设计中作为参考。

介绍了一种单片集成电容式压力传感器接口电路，该电路基于电容一频率转化原理，并通过差频消除了温度变化和工艺波动对电路性能的影响。使用Pspice对接口电路的误差特性进行了分析，并依据仿真结果确定了电路的相关参数。最后给出电路的测试结果，测试结果与仿真结果一致，在80～110kPa量程内，接口电路的分辨率为3．77Hz／hPa。