在经济全球化的推动下,全球物联网（IoT）及现代物流行业始终处于快速增长的趋势,物体在运输、装卸和配送等过程中都迫切需要振动监测来进行质量管理。MEMS惯性开关由于具有小尺寸、高灵敏度、低功耗和可规模化生产的特点,可用于监测特殊物品在运输过程中所经受到的环境振动冲击。传统的MEMS惯性开关在受到沿敏感方向超过阈值加速度的振动冲击时只会短暂接通,毫无疑问,过短的脉冲信号提高了信号处理电路的分辨难度。因此,大量研究围绕着延长MEMS惯性开关的接触时间以增长脉冲宽度,包括设计柔性触点结构或在电极上植布柔性纳米材料实现表面改性。然而,这些方式下接触时间最多延长至数百微秒,这对于需要保持住稳定接通状态的应用场景来说依旧是远远不够的。因此,为了提高接触稳定性,进而得到稳定连续的接通信号,部分研究者设计了物理插锁机构。但是该类结构中电极一旦锁定就难以分开,导致无法预先测试和重复使用等缺点,极大地限制了此类MEMS惯性开关的实际应用场景。本文提出了一种新型结构的具有静电锁定和阈值加速度可调节功能的MEMS惯性开关。在传统MEMS惯性开关结构的基础上增加一对平行板电极,通过施加偏置电压来为质量块提供静电力。在外部加速度冲击的作用下,移动电极向固定电极方向靠近,并且可以通过静电力将其锁定到柔性固定电极触点上,实现持续稳定的接通状态。该固定电极触点由微悬臂梁阵列组成,目的是消除静电Pull-in过程中的接触反弹。一旦撤销偏置电压,开关就能回到初始断开状态。除此以外,通过施加不同的偏置电压还能在一定范围内调节开关的阈值加速度。本文通过建立动态平衡方程来实现临界偏置电压的理论解析计算,并根据计算结果分析临界偏置电压与惯性加速度之间的关系。此外,还通过有限元仿真模拟了开关的动态响应过程和其他性能参数,包括模态、阈值加速度、弹性系数和应力分布。所设计的MEMS惯性开关采用包括硅基微加工工艺和非硅表面微加工工艺的独特的异质集成工艺来制造。使用标准落锤系统对制作的MEMS惯性开关进行了测试,结果表明:该开关可以在57 g的加速度冲击和38 V的偏置电压下保持稳定的接通状态;当施加的偏置电压从38 V增加至44 V时,开关的阈值加速度从50 g减小至24 g,获得的阈值调节范围可达52%;测试的偏置电压随外界加速度的变化趋势与仿真结果具有较好的一致性。