[發明專利]具有高精度以及對溫度和老化低敏感性的MEMS加速度度量傳感器

有效

• 申請號: 201610875657.1
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107271719B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: A·托齊奧;G·加特瑞
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08;G01P15/125
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

MEMS加速度度量傳感器包括承載結構以及由半導體材料制成的懸置區域。至少一個調制電極固定至承載結構并且采用指示了具有第一頻率的至少一個周期性分量而偏置。由懸置區域以及由調制電極以該方式形成至少一個可變電容器以使得懸置區域經受取決于電調制信號的靜電力。當加速度度量傳感器經受加速度時，感測組件產生電感測信號，指示了懸垂區域相對于承載結構的位置，并且包括作為加速度以及第一頻率的函數的頻率調制分量。

技術領域

本公開涉及使用MEMS(微電機系統)技術獲得的具有高精度以及對溫度和老化低敏感性的加速度度量傳感器。

背景技術

如已知的那樣，加速度度量傳感器或者加速度計是將加速度轉換為電信號的慣性傳感器。使用MEMS技術獲得的加速度度量傳感器基本上由移動結構和檢測系統構成，檢測系統耦合至移動結構并且產生對應的電信號(例如電容性變化)，電信號接著提供至處理接口。

例如，美國專利8,671,756描述了用于MEMS諧振雙軸加速度計的微電機感測結構。微電機感測結構包括借由彈性元件以懸置在襯底之上方式而錨定至襯底的慣性質量塊。彈性元件使能慣性感測慣性質量塊沿著屬于慣性質量塊的主延伸平面的第一感測軸線和第二感測軸線響應于相應線性外部加速度的移動。此外，微電機感測結構包括至少一個第一諧振元件和一個第二諧振元件，其沿著第一和第二感測軸線具有相應的縱向延伸，并且經由對應的彈性元件以當慣性質量塊分別沿著第一和第二感測軸線位移時經受相應軸向應力的方式而機械地耦合至慣性質量塊。

通常，加速度計可以用于多種應用。例如，它們可以形成對應的傾角計。然而，在多個應用中，需要由加速度計所提供的電信號特別精確和準確。就此而論，在一些應用中需要所謂的ZGO(零重力偏移)穩定性小于0.00981m/s²。

更詳細地，加速度計經受不希望的現象，諸如例如溫度變化、老化、機械應力等。前述不希望的現象引起由加速度計所產生電信號內偽分量的產生，也即分量不與加速度計所經受的加速度相關聯，結果減小了加速度計的精確性。

發明內容

本公開提供了一種加速度度量傳感器，與現有技術相比，其具有對溫度和老化的低敏感性。

根據本公開，提供了一種加速度度量傳感器以及一種用于檢測加速度度量信號的方法。

附圖說明

為了更好地理解本公開，現在參照附圖、純粹借由非限定性示例描述本公開的優選實施例，其中：

圖1示出了根據本公開的一個實施例的加速度計的實施例的示意性俯視圖；

圖2示出了圖1中所示實施例的一部分的示意性俯視圖；

圖3是示出了根據本公開一個實施例的位移信號的頻譜和對應頻譜貢獻、以及高通濾波器的頻率響應的示圖；

圖4示出了用于處理由圖1的實施例中加速度計所提供信號的電路的框圖；

圖5是示出了圖1的加速度計的一個實施例的位移信號的一部分的頻譜以及機械系統的頻率響應頻譜的示圖；

圖6和圖7是根據本公開實施例的又一些加速度計的示意性俯視圖；

圖8是沿著圖7的剖面VIII-VIII平面獲取的圖7中所示實施例的一部分的示意性剖視圖；以及

圖9是根據本公開的另一實施例的包括圖1、圖6和圖7中的一個或多個加速度計的電子設備的框圖。

具體實施方式

圖1是使用MEMS技術以集成方式制造的、設計用于檢測加速度的加速度計1的實施例的結構的示意圖。在所示的示例中，加速度計1配置用于檢測由箭頭a_ext所示的指向平行于正交參考系統XYZ的軸線X的加速度。