Magnetometri MEMS triassiali a multiple spire operati fuori risonanza e in on-off switching della corrente

In this Master Thesis work, carried out at Sensors and Detectors Laboratory of the Department of Electronics, Information and Bioengineering of Politecnico di Milano, Lorentz-force-based magnetometers in MEMS technology are presented. The Lorentz force, resulting from the application of a current in a structure capable of moving, generates a movement, capacitively read, that allows to measure the magnetic field. The thesis work includes the design, characterization and testing of MEMS magnetometers with multiple coils. The study and the subsequent development of a new driving technique called on-off current switching are also presented. The obtained results show an improvement compared to previous implementations, enabling the realization of a triaxial sensor in MEMS technology, with performances comparable with those actually commercially available.

Nel presente lavoro di tesi magistrale, svolto presso il Laboratorio di Sensori e Rivelatori del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, sono presentati i sensori di campo magnetico a forza di Lorentz in tecnologia MEMS. La forza di Lorentz, derivante dall’applicazione di una corrente in una struttura in grado di muoversi, genera uno spostamento che è letto capacitivamente e permette quindi di misurare il campo magnetico. Il lavoro svolto comprende il design, la caratterizzazione e la sperimentazione di magnetometri MEMS a multiple spire. Sono inoltre presentati lo studio e il successivo sviluppo di una nuova tecnica di pilotaggio chiamata on-off current switching. I risultati ottenuti mostrano un miglioramento rispetto ai magnetometri delle implementazioni precedenti, rendendo promettente la realizzazione di un sensore triassiale in tecnologia MEMS con prestazioni confrontabili con quelle dei sensori attualmente presenti in commercio.