[發明專利]一種扭擺式叉指微機電磁場傳感器

有效

• 申請號: 201710483769.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107356889B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 陳潔;惠肇宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06;G01R33/028
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種用于測量磁場方向的微機電系統磁場傳感器，包括從下向上依次疊加設置的玻璃襯底，深摻雜硅層，摻雜硅層的中部為扭轉叉指結構，扭轉叉指結構的正對位置設置有靜態叉指結構。靜態叉指結構的兩端設有錨區，中間扭轉可動叉指的的支撐梁的兩端都設有錨區；靜態叉指與中間扭轉叉指形成第一電容和第二電容。該磁場傳感器結構簡單，可以實現磁場方向以及幅度的測量。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體來說，涉及一種扭擺式叉指微機電磁場傳感器。

背景技術

磁場傳感器有著悠久的歷史，指南針的發明到現代交通導航，磁場傳感器越來越被人重視。

磁場傳感器與我們的生活息息相關，自然界和人類社會生活的許多地方都存在磁場或與磁場相關的信息。利用人工設置的永磁體產生的磁場，可作為許多種信息的載體。因此，探測、采集、存儲、轉換、復現和監控各種磁場和磁場中承載的各種信息的任務，自然就落在磁場傳感器身上。已研制出利用各種物理、化學和生物效應的磁傳感器，并已在科研、生產和社會生活的各個方面得到廣泛應用，承擔起探究種種信息的任務。

隨著微機電系統(MEMS)技術的發展，大大推動了MEMS磁場傳感器的發展，出現了一些微型磁場傳感器的結構，同時新發展的MEMS工藝能夠在硅襯底上利用IC(英文全稱為：integrated circuit，中文是：集成電路)后處理工藝制作各種機械結構，為磁場傳感器的設計開辟了新的途徑，近年來，提出了一些微型磁場傳感器的結構，如法國的VincentBeroulle、Laurent Latorre提出的MEMS磁場傳感器，在懸臂梁與錨區附近做壓阻，通過測量壓阻的輸出檢測磁場。扭擺式MEMS磁場傳感器最早由Beverley Eyre等人提出，測量在磁場作用下受力后結構扭擺的幅度，來測量磁場的大小。這些磁場傳感器只能測量磁場的大小。磁場是一個矢量，所以對磁場方向信息很重要。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種扭擺式叉指微機電磁場傳感器，該磁場傳感器可以測量磁場大小以及磁場角度，且該磁場傳感器結構簡單。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種扭擺式叉指微機電磁場傳感器，所述磁場傳感器包括襯底、錨區組件和硅摻雜層，錨區生長在襯底上，硅摻雜層與錨區組件固定連接；錨區組件包括第一錨區、第二錨區、第三錨區、第四錨區、第五錨區、第六錨區、第七錨區和第八錨區；襯底上部設有空腔；硅摻雜層包括第一動態支撐梁、第二動態支撐梁、扭擺粱、第一靜態支撐梁、第二靜態支撐梁；第一動態支撐梁兩端分別與第五錨區和第七錨區固定連接，第一動態支撐梁處于懸空狀態；第二動態支撐梁兩端分別與第六錨區和第八錨區固定連接，第二動態支撐梁處于懸空狀態；第一動態支撐梁和第二動態支撐梁平行布設；扭擺粱的一端通過第一內支撐梁與第一動態支撐梁連接，扭擺粱的另一端通過第二內支撐梁與第二動態支撐梁連接，扭擺梁、第一內支撐梁、第二內支撐梁均處于懸空狀態；扭轉梁相對兩側設有延伸的第一叉指結構和第二叉指結構；第一靜態支撐梁兩端分別與第一錨區和第二錨區連接，第一靜態支撐梁處于懸空狀態；第二靜態支撐梁兩端分別與第三錨區和第四錨區連接，第二靜態支撐梁處于懸空狀態；第一靜態支撐梁上設有延伸的第三叉指結構；第二靜態支撐梁上設有延伸的第四叉指結構；所述的第一叉指結構和第三叉指結構相適配，構成第一電容；所述的第二叉指結構和第四叉指結構相適配，形成第二電容。

作為優選例，所述第一電容的一側電極位于第一靜態支撐梁的一條邊上，另一側位于扭擺梁上；第二電容的一側電極位于第二靜態支撐梁的一條邊上，另一側位于扭擺梁上。

作為優選例，所述的第一電容的一側電極和第二電容的一側電極位于扭擺梁的兩側，且對稱分布。

作為優選例，所述第一電容的一側電極位于第一靜態支撐梁的一側，第二電容的一側電極位于第二靜態支撐梁的一側，且對稱分布。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：