[發(fā)明專利]具有高精度以及對(duì)溫度和老化低敏感性的MEMS加速度度量傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610875657.1
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107271719B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·托齊奧;G·加特瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): G01P15/08
• 分類號(hào): G01P15/08;G01P15/125
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

1.一種加速度度量傳感器，包括：

承載結(jié)構(gòu)；

半導(dǎo)體材料的懸置區(qū)域，相對(duì)于所述承載結(jié)構(gòu)可移動(dòng)，所述懸置區(qū)域包括由所述懸置區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)腔體側(cè)壁界定的腔體；

第一調(diào)制電極，固定至所述承載結(jié)構(gòu)并且被配置用于采用包括具有第一頻率的至少一個(gè)周期性分量的電調(diào)制信號(hào)來(lái)偏置；

控制元件，設(shè)置在所述懸置區(qū)域上，并且采用所述第一調(diào)制電極來(lái)形成第一可變電容器；

第一導(dǎo)電板，固定到所述承載結(jié)構(gòu)，并且延伸進(jìn)入所述腔體；以及

感測(cè)組件，包括所述第一導(dǎo)電板和所述一個(gè)或多個(gè)腔體側(cè)壁的至少一個(gè)腔體側(cè)壁，并且所述感測(cè)組件被配置為響應(yīng)于所述加速度度量傳感器經(jīng)受加速度而產(chǎn)生包括頻率調(diào)制分量的電感測(cè)信號(hào)，所述頻率調(diào)制分量是所述加速度和所述第一頻率的函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度度量傳感器，進(jìn)一步包括：

第二可變電容器，在所述懸置區(qū)域與所述第一調(diào)制電極之間，或者在所述懸置區(qū)域與第二調(diào)制電極之間，所述第二可變電容器固定至所述承載結(jié)構(gòu)、并且被配置為采用所述電調(diào)制信號(hào)而被偏置；

以及其中所述懸置區(qū)域被配置為經(jīng)受基于所述電調(diào)制信號(hào)的靜電力，并且其中所述第一可變電容器和所述第二可變電容器被配置為根據(jù)具有相反符號(hào)的所述懸置區(qū)域的運(yùn)動(dòng)而改變。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速度度量傳感器，其中，所述第一調(diào)制電極具有彼此平行的第一固定表面和第二固定表面；以及

其中所述懸置區(qū)域包括主本體和所述控制元件，所述控制元件包括朝向所述主本體的外側(cè)突出以在所述第一固定表面和所述第二固定表面之間延伸的狹長(zhǎng)元件，所述狹長(zhǎng)元件具有第一移動(dòng)表面和第二移動(dòng)表面，所述第一移動(dòng)表面和所述第二移動(dòng)表面分別面向所述第一固定表面和所述第二固定表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速度度量傳感器，其中，所述加速度度量傳感器是平面外加速度傳感器、并且包括所述第二調(diào)制電極；以及其中所述懸置區(qū)域被設(shè)置為疊置所述第一調(diào)制電極和所述第二調(diào)制電極、并且通過(guò)被配置為使得所述懸置區(qū)域圍繞旋轉(zhuǎn)軸線而旋轉(zhuǎn)的彈性懸置元件而錨定至所述承載結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)軸線平行于所述懸置區(qū)域的主延伸表面。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速度度量傳感器，其中，所述加速度度量傳感器是平面內(nèi)加速度傳感器，其中所述懸置區(qū)域通過(guò)被配置為使得所述懸置區(qū)域相對(duì)于所述承載結(jié)構(gòu)沿著平移軸線平移的彈性懸置元件而錨定至所述承載結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加速度度量傳感器，進(jìn)一步包括發(fā)生器，被配置用于產(chǎn)生所述電調(diào)制信號(hào)以偏置所述第一調(diào)制電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加速度度量傳感器，其中，所述懸置區(qū)域和所述彈性懸置元件是頻率響應(yīng)在第二頻率處具有峰值的機(jī)械系統(tǒng)；以及其中所述第一頻率在所述頻率響應(yīng)的模數(shù)至少等于所述頻率響應(yīng)的模數(shù)在0處增加近似3dB的值的頻率范圍中。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加速度度量傳感器，進(jìn)一步包括處理電路，所述處理電路包括所述發(fā)生器；

轉(zhuǎn)換接口，耦合至所述感測(cè)組件，并且被配置用于基于所述電感測(cè)信號(hào)而在輸出端產(chǎn)生電信號(hào)，所述電信號(hào)包括d.c.分量和許多相應(yīng)分量，所述相應(yīng)分量之一取決于所述頻率調(diào)制分量；

濾波器，耦合至所述轉(zhuǎn)換接口的所述輸出端，并且被配置為對(duì)所述電信號(hào)的所述d.c.分量進(jìn)行濾波，所述濾波器包括輸出端；以及

解調(diào)器，耦合至所述濾波器的輸出端，并且被配置用于產(chǎn)生指示所述加速度、并且具有比所述頻率調(diào)制分量的頻率更低的頻率。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加速度度量傳感器，其中，所述懸置區(qū)域和所述承載結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體材料的第一裸片中，并且其中所述處理電路在半導(dǎo)體材料的第二裸片中。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加速度度量傳感器，其中，所述懸置區(qū)域、所述承載結(jié)構(gòu)以及所述處理電路在半導(dǎo)體材料的第一裸片中。