电场传感器及其制备方法技术

本申请公开了一种电场传感器及其制备方法，所示电场传感器包括：一种电场传感器，其特征在于，包括：绝缘基底(110)，所述绝缘基底(110)上设有凹槽；金属层(120)，形成于所述绝缘基底(110)上且悬空形成于所述凹槽上；含电荷介质层(130)，形成于所述金属层(120)上，用于感应电场并形成电场力，以使金属层(120)的谐振频率发生变化。本申请通过电荷感应电场改变金属层的谐振频率，以得到电场的强度，有利于提高电场传感器的灵敏度和可靠性。而且，本申请结构简单，对制作工艺的要求较低，有利于降低封装难度。降低封装难度。降低封装难度。

【技术实现步骤摘要】
电场传感器及其制备方法


[0001]本申请属于传感器
，具体涉及一种电场传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]电场的精确测量，对于很多应用都非常重要，例如天气预报、工业设备的过程控制或者是高压电缆工作人员的安全问题等。然而从技术角度来说，精确的电场测量并非易事。
[0003]现有的微型电场微传感器的感应原理主要分为动态原理和静态原理。静态原理是利用导体或半导体在电场下产生的电学效应，来测量电场；动态感应的原理是使用谐振结构交替地阻挡感应电场的导体，从而产生感应电流。
[0004]静态感应的电场传感器的结构简单、可靠性高，但是灵敏度一般较低；而动态感应的电场微传感器的分辨率不高，而且由于微谐振结构对工艺线要求较高，活动结构的封装较困难，因此使用这种结构的电场微传感器其可靠性较差。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种电场传感器及其制备方法。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供一种电场传感器，包括：绝缘基底，所述绝缘基底上设有凹槽；金属层，形成于所述绝缘基底上且悬空形成于所述凹槽上；含电荷介质层，形成于所述金属层上，用于感应电场并形成电场力，以使金属层的谐振频率发生变化。
[0007]可选的，所述绝缘基底包括：衬底；第一绝缘层，形成于所述衬底上；第二绝缘层，形成于所述第一绝缘层上；所述凹槽形成在所述第二绝缘层中。
[0008]可选的，所述含电荷介质层包括：第一介质层，形成于所述金属层上；多个电荷驻留区，均匀分布在所述第一介质层上；第二介质层，形成于所述第一介质层及所述多个电荷驻留区上。
[0009]可选的，所述多个电荷驻留区包括多个注入电荷的介质块，所述介质块的材料不同于所述第一介质层及第二介质层的材料。
[0010]可选的，所述电场传感器还包括：电极层，形成于所述凹槽内，且与所述金属层之间具有间隙；所述电极层用于通电产生静电吸引力，以改变所述金属层的谐振频率。
[0011]可选的，所述电极层还用于通电产生静电吸引力，以使所述金属层向所述电极层偏移。
[0012]根据本申请实施例的第二方面，提供一种电场传感器的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成绝缘层，以及去除部分所述绝缘层形成凹槽，所述凹槽的深度小于所述绝缘层的厚度；在所述绝缘层上形成金属层，且所述金属层悬空形成于所述凹槽上；在所述金属层上形成含电荷介质层。
[0013]可选的，所述在所述衬底上形成绝缘层，以及去除部分所述绝缘层形成凹槽，包括：在所述衬底上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第二绝缘层；去除部分所述第二绝缘层，形成凹槽。
[0014]可选的，所述在所述金属层上形成含电荷介质层，包括：在所述金属层上形成第一介质层；在所述第一介质层上均匀分布多个电荷驻留区；在所述第一介质层上及所述多个电荷驻留区上形成第二介质层。
[0015]可选的，所述在所述绝缘层上形成金属层之前，所述方法还包括：在所述凹槽内形成电极层，所述电极层与所述金属层之间具有间隙。
[0016]根据本申请实施例的第三方面，提供一种电场检测方法，包括：获取金属层的初始谐振频率；利用含电荷介质层感应外界电场形成电场力，该外界电场的电场力可以使金属层的谐振频率发生变化；获取金属层的当前谐振频率；根据金属层的当前谐振频率和初始谐振频率，确定金属层的谐振频率变化量，以此可以得到外界电场的强度。
[0017]可选的，所述获取金属层的初始谐振频率之前，所述方法还包括：电极层通过直流偏置电流形成静电吸引力，以使金属层的谐振频率发生变化，从而可以调节金属层的初始谐振频率，以拓宽检测范围。
[0018]可选的，所述获取金属层的初始谐振频率之前，所述方法还包括：电极层通过直流偏置电流形成静电吸引力，以使金属层向所述电极层偏移，根据金属层在外界电场中的偏移变化方向，可以确定外界电场的电场方向。
[0019]根据本申请实施例的第四方面，提供一种电场检测方法，包括：获取金属层的初始谐振频率；获取外界电场下所述金属层的当前谐振频率；根据所述金属层的当前谐振频率和初始谐振频率，确定外界电场的电场强度。
[0020]可选的，所述获取金属层的初始谐振频率之前，所述方法还包括：控制静电吸引力的大小，以改变金属层的初始谐振频率。
[0021]可选的，所述电场检测方法还包括：获取所述金属层的初始偏移方向及初始偏移量；获取所述金属层的当前偏移方向及当前偏移量；
根据所述金属层的初始偏移方向、初始偏移量、当前偏移方向及当前偏移量，确定外界电场的电场方向。
[0022]根据本申请实施例的第五方面，提供一种电场检测装置，包括：获取模块，用于获取金属层的初始谐振频率；获取模块还用于获取电场下所述金属层的当前谐振频率；确定模块，用于根据所述金属层的当前谐振频率和初始谐振频率，确定外界电场的电场强度。
[0023]可选的，所述电场检测装置还包括：控制模块，用于控制静电吸引力的大小，以改变金属层的初始谐振频率。
[0024]可选的，所述获取模块还用于获取所述金属层的初始偏移方向及初始偏移量；所述获取模块还用于获取所述金属层的当前偏移方向及当前偏移量；所述确定模块还用于根据所述金属层的初始偏移方向、初始偏移量、当前偏移方向及当前偏移量，确定外界电场的电场方向。
[0025]根据本申请实施例的第六方面，提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行指令，以实现如第四方面的任一项实施例中所述的电场检测方法。
[0026]根据本申请实施例的第七方面，提供一种存储介质，当存储介质中的指令由信息处理装置或者服务器的处理器执行时，以使信息处理装置或者服务器实现以实现如第四方面的任一项实施例中所述的电场检测方法。
[0027]本申请的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本申请实施例的电场传感器置于电场中时，其含电荷介质层的电荷可以形成电场力，该电场力可以改变金属层的谐振频率，进而通过监测金属层的谐振频率变化量，可以得到电场的强度。从而，本实施例的电场传感器可以将电场扰动转化为谐振频率变化，进而采用金属层的谐振频率变化来检测电场的强度大小，有利于提高电场传感器的灵敏度和可靠性。而且，该电场传感器的结构简单，对制作工艺的要求较低，有利于降低封装难度。
附图说明
[0028]图 1是本申请示例性实施例中一种电场传感器的结构示意图；图2是本申请示例性实施例中一种电场传感器的制备方法的流程图；图3是本申请示例性实施例中一种电场检测方法的流程图；图4是本申请示例性实施例中另一种电场检测方法的流程图；图5是本申请示例性实施例中一种电场检测装置的结构示意图；图6是本申请示例性实施例中一种电子设备的结构示意图；图中，110、绝缘基底；111、衬底；112、第一绝缘层；113、第二绝缘层；120、金属层；130、含电荷介质层；131、第一介质层；132、电荷驻留区；133、第二介质层；140、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电场传感器，其特征在于，包括：绝缘基底(110)，所述绝缘基底(110)上设有凹槽；金属层(120)，形成于所述绝缘基底(110)上且悬空形成于所述凹槽上；含电荷介质层(130)，形成于所述金属层(120)上，用于感应电场并形成电场力，以使金属层(120)的谐振频率发生变化。2.如权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述绝缘基底(110)包括：衬底(111)；第一绝缘层(112)，形成于所述衬底(111)上；第二绝缘层(113)，形成于所述第一绝缘层(112)上；所述凹槽形成在所述第二绝缘层(113)中。3.如权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述含电荷介质层(130)包括：第一介质层(131)，形成于所述金属层(120)上；多个电荷驻留区(132)，均匀分布在所述第一介质层(131)上；第二介质层(133)，形成于所述第一介质层(131)及所述多个电荷驻留区(132)上。4.如权利要求3所述的电场传感器，其特征在于，所述多个电荷驻留区(132)包括多个注入电荷的介质块，所述介质块的材料不同于所述第一介质层(131)及第二介质层(133)的材料。5.如权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述电场传感器还包括：电极层(140)，形成于所述凹槽内，且与所述金属层(120)之间具有间隙；所述电极层(140)用于通电产生静电吸引力，以改变所述金属层(120)的谐振频率。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维平，王耀，兰之康，
申请(专利权)人：南京高华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：