一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺及其制备方法。该结构由单晶硅材料加工形成，包括：陀螺敏感结构以及嵌入在敏感结构平面内部的电极；所述的陀螺敏感结构包括：中心锚点、以锚点中心为圆心的N个同心圆环，其中，中心锚点用于固定陀螺敏感结构，同心圆环与锚点、圆环与圆环之间通过辐条连接，辐条和多个同心圆环共同构成陀螺的可动弹性结构。本发明专利技术在环形敏感结构内部嵌入大量的电极，大大增加了电容面积，提高检测精度。同时，嵌入式电极均成对出现，可实现差分检测、差分驱动，提高陀螺的线性度与抗干扰能力。

A MEMS Disc Gyroscope Based on Embedded Differential Electrode and Its Preparation Method

The invention discloses a MEMS dish gyro based on an embedded differential electrode and a preparation method thereof. The structure consists of a single crystal silicon material processing, including a gyroscopic sensing structure and electrodes embedded in the plane of the sensing structure. The gyroscopic sensing structure includes a central anchor point, N concentric rings centered on the center of the anchor point, in which the central anchor point is used to fix the gyroscopic sensing structure. The concentric ring is connected with the anchor point, the ring and the ring are connected by spokes, the spokes and many rings. The concentric rings constitute the flexible structure of the gyro. The invention inserts a large number of electrodes inside the ring-shaped sensitive structure, greatly increases the capacitance area and improves the detection accuracy. At the same time, the embedded electrodes appear in pairs, which can realize differential detection and differential drive, and improve the linearity and anti-interference ability of gyroscope.

【技术实现步骤摘要】
一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺及其制备方法
本专利技术涉及MEMS(Micro-ElectroMechanicalSystem)传感器
，尤其涉及一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺。
技术介绍
近年来，MEMS陀螺由于其功耗低、体积小、成本低等优点，逐渐成为惯性传感器热点。MEMS环形陀螺作为一种特殊的角速度传感器，由于其结构具有圆周对称特性，具有质量、刚度、谐振频率中心对称的优点，模态匹配性好，抗过载能力强，成为军用MEMS陀螺的重要研究方向。但是现有的MEMS环形陀螺精度普遍不高，难以达到战术级精度要求。且现有MEMS环形陀螺零偏稳定性、零偏重复性等随环境温度影响很大，无法适应复杂多变的应用环境。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，相比于现有技术，提高了陀螺检测精度。本专利技术的技术解决方案是：一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，该MEMS碟形陀螺包括：陀螺敏感结构以及嵌入在敏感结构平面内部的电极；所述的陀螺敏感结构包括：中心锚点、以锚点中心为圆心的N个同心圆环，其中，中心锚点用于固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于包括：陀螺敏感结构(100)以及嵌入在敏感结构平面内部的电极(104)；所述的陀螺敏感结构(100)包括：中心锚点(101)、以锚点中心为圆心的N个同心圆环(102)，其中，中心锚点用于固定陀螺敏感结构，同心圆环与锚点、圆环与圆环之间通过辐条连接，辐条以锚点圆心为中心向外辐射，按照等圆周角度45°将相邻两个圆环之间的空间分成8段沟槽，从内之外相邻两层辐条整体交错22.5°分布，辐条和多个同心圆环共同构成陀螺的可动弹性结构；所述的嵌入式电极(104)包括四类：第一模态驱动电极、第一模态检测电极、第二模态驱动电极、第二模态检测电极，嵌入分布在...

【技术特征摘要】
1.一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于包括：陀螺敏感结构(100)以及嵌入在敏感结构平面内部的电极(104)；所述的陀螺敏感结构(100)包括：中心锚点(101)、以锚点中心为圆心的N个同心圆环(102)，其中，中心锚点用于固定陀螺敏感结构，同心圆环与锚点、圆环与圆环之间通过辐条连接，辐条以锚点圆心为中心向外辐射，按照等圆周角度45°将相邻两个圆环之间的空间分成8段沟槽，从内之外相邻两层辐条整体交错22.5°分布，辐条和多个同心圆环共同构成陀螺的可动弹性结构；所述的嵌入式电极(104)包括四类：第一模态驱动电极、第一模态检测电极、第二模态驱动电极、第二模态检测电极，嵌入分布在由各相邻同心圆环(102)与辐条(103)形成的各个沟槽中。2.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于所述第一模态驱动电极、第一模态检测电极、第二模态驱动电极、第二模态检测电极均为差分电极，同一个电极的两个差分端位于同一个沟槽中。3.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于第一模态驱动电极和第一模态检测电极分布在0°、90°、180°270°方向的沟槽中；第二模态驱动电极和第二模态检测电极分布在45°、135°、225°、315°方向的沟槽中。4.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于第一模态驱动电极和第一模态检测电极分布在45°、135°、225°、315°方向的沟槽中；第二模态驱动电极和第二模态检测电极分布在0°、90°、180°、270°方向的沟槽中。5.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于第一模态驱动电极、第二模态驱动电极放置在靠近圆心的沟槽中；第一模态检测电极、第二模态检测电极放置在远离圆心的沟槽中。6.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于：将同一沟槽中同一电极的两个差分端一个靠近中心锚点(101)圆心一侧另一个远离中心锚点(101)圆心一侧，在相互垂直方向上的相同类别的电极的两个差分端所处的位置是“相反”的。7.根据权利要求1所述的一种基于内嵌式差分电极的MEMS碟形陀螺，其特征在于还包括第一模态稳幅驱动闭环控制电路，所述第一模态稳幅驱动闭环控制电路包括第一差分检测电路(401)、鉴相器电路(402)、鉴幅器电路(404)、相位积分电路(403)、幅度积分电路405)、第一模态差分驱动电路模块(406)；第一模态检测电极两个差分端采集的差分信号S1+和S1-，通过第一差分检测电路(401)实现信号求和与放大后分成两路，一路经过鉴相器电路(402)实现相位解调，得到相位信号；另一路通过鉴幅器电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，叶泽刚，周金秋，康苗苗，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11