[發明專利]高電壓器件的電容測量

有效

• 申請號: 201380059762.2
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104871019B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: M·A·謝弗魯萊
• 申請（專利權）人: SEM技術公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 龍淳

相關申請文件的交叉引用

本專利申請要求于2013年2月13日提交的、并且題目為高電壓器件的電容測量的申請號為13/765,965的美國專利申請和于2012年9月17日提交的、并且題目為高電壓器件的電容測量的申請號為61/702,196的美國臨時專利申請的優先權。以上每一文件的內容以引用方式全文并入此。

技術領域

本發明大體上涉及一種高電壓器件的電容測量，以及更具體地，涉及這樣一種高電壓器件的電容測量，它使在測量中涉及到的有源器件不會暴露于高電壓器件的高電壓。

背景技術

在器件的電容測量中所使用的被集成的有源器件往往局限于，進行測量時有源器件能夠暴露的電壓。電壓極限可能是由于端電壓或擊穿電壓，在沒有大量電流泄漏和有源器件的壽命顯著降低的情況下，擊穿電壓可阻止有源器件接收任何超過擊穿電壓的電壓。在現代技術中，常用的擊穿電壓可以在1V到10V的范圍內。

高電壓器件一般是一種能夠工作在高于有源器件的擊穿電壓的電壓下的器件。電容式微機電系統(MEMS：micromechanical system)器件是此類高電壓器件的一個示例。電容式MEMS器件通過施加的電壓促進元件的移動。移動量的確影響了電容式MEMS的電容。電容式MEMS器件的電容測量難以采用傳統的電容測量電路進行測量，因為移動元件到特定量所需要的電壓往往大于傳統電容式測量電路的有源器件的擊穿電壓。

傳統的電容測量通過連接高電壓器件到包括有源器件的電路來進行。然而，這種連接可能極大地限制了能夠被施加到高電壓器件的電壓或者可能極大限制了使測量容易的電路的靈敏度。實際上，當被施加到器件的電壓高于有源器件的擊穿電壓時(如電容式MEMS器件的情況下)，高電壓器件的電容測量變得不可能。

發明內容

下面給出簡單概述，以便提供對本發明的某些方面的基本理解。該概述并不是本發明的詳盡描述。它目的不是為了識別本發明的主要或關鍵元件，也不是為了描繪本發明或權利要求的范圍。它的目的僅僅在于用以簡化形式描述本發明的一些概念，作為稍后詳細描述的前序。

在本發明的非限定性實施例中，描述了一種在電容測量中能夠促進被施加到外部器件(例如，如電容式MEMS器件的高電壓外部器件)的高電壓的絕緣的系統。該系統包括放大器，該放大器具有正輸入、負輸入和輸出以及兩個分別存儲高電壓的電容器。第一電容器被連接到放大器的負輸入和具有未知電容的外部器件。第二電容器被連接到放大器的輸出和外部器件。該系統還包括為放大器的正輸入提供低電壓的電壓源器件和連接放大器的輸出和放大器的負輸入的重置器件(reset device)。檢測器器件能夠測量作為電壓源所提供的低電壓的變化的函數和外部器件的未知電容的函數的放大器的輸出電壓的變化。

在本發明的另一非限制性實施例中，描述了一種方法，即使外部器件暴露于高電壓時，該方法也能夠促進外部器件的電容測量。該方法包括在具有未知電容的外部器件上、在放大器的負輸入和外部器件之間的第一電容器上以及在放大器的輸出和外部器件之間的第二電容器上存儲高電壓。然后低電壓被施加到放大器的正輸入。放大器的輸出的電壓和放大器的負輸入的電壓通過重置器件被驅動到相等的低電壓。被施加在放大器的正輸入的低電壓可以被改變，并且放大器的輸出的電壓變化可以被測量。在放大器的輸出處的電壓變化正比于未知電容和被施加在放大器的正輸入處的電壓變化。

在本發明的另一非限制性實施例中，描述了一種電容測量電路。即使在外部器件暴露于高電壓時，該電容測量電路也可用以測量外部器件的電容。該電容測量電路包括放大器，該放大器包括正輸入、負輸入和輸出、被連接到放大器的負輸入和具有未知電容的外部器件并且用以存儲高電壓的第一電容器，以及被連接到放大器的輸出和外部器件并用以存儲高電壓的第二電容器。該電容測量電路還包括重置器件，該重置器件連接放大器的輸出和放大器的負輸入，并且促進將放大器的輸出和放大器的負輸入驅動到由電壓源器件提供給放大器的正輸入的低電壓。因此，在放大器的輸出電壓中的變化作為電壓源所提供電壓的變化的結果是外部器件的未知電容的函數。

下面的描述和附圖詳細闡述了本發明的某些示例性方面。然而，這些方面表明了創新原理可以被應用的不同方式的一部分。本發明目的是要包括所有這些方面和它們的等效形式。從下面結合附圖對本發明的詳細描述中，本發明的其他的優點和顯著特征將會更明顯。

附圖說明

參照下面的附圖對本發明的非限定性和非窮舉的實施例進行描述，其中在所有的視圖中，相同附圖標記指代相同的部件，除非另外特別指出。