MEMS惯性传感器、检测方法以及电子设备技术

本申请实施例提供了一种MEMS惯性传感器、检测方法以及电子设备；其中，MEMS惯性传感器包括基底、第一电极、第二电极、质量块以及弹性梁；基底的一侧设有绝缘层；第一电极和第二电极间隔地设于绝缘层上；质量块悬空设于基底的上方，质量块包括第一部分、第二部分及第三部分；弹性梁用于连接基底与质量块，弹性梁连接在基底的锚点上，第一部分、第三部分与第二部分位于弹性梁的两侧；第二部分与第二电极形成第一电容器，第三部分与第一电极形成第二电容器；第二电容器能形成塌陷工作模式，在塌陷工作模式下，第一电容器用于形成检测端，MEMS惯性传感器在塌陷工作模式下能够根据获取的电容变化量进行检测感知。容变化量进行检测感知。容变化量进行检测感知。

【技术实现步骤摘要】
MEMS惯性传感器、检测方法以及电子设备


[0001]本申请涉及传感器检测
，更具体地，本申请实施例涉及一种MEMS惯性传感器、检测方法以及电子设备。

技术介绍

[0002]目前，用于语音通话降噪的电容式语音加速度传感器存在检测灵敏度低的问题，无法实现在例如嘈杂环境中的高清拾音与降噪处理。为了解决检测灵敏度低的问题，通常会加载直流偏置电压。加载的直流偏置电压越大，获得的检测灵敏度会较高，但这也会导致固定电极和可动电极之间的吸合，造成了检测功能的失效。
[0003]语音加速度传感器可以采用单端电容检测方式，而传统加速度传感器一般使用差分电容检测。从检测方式到性能特点，两种不同类型的加速度传感器都有相应的优缺点，很难做到性能优势互补，二者并不能相互替代使用。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种MEMS惯性传感器、检测方法以及电子设备的新技术方案，形成的两个电容器相互配合，既可用于运动加速检测，还可以实现塌陷工作模式，用于语音加速检测，使得MEMS惯性传感器可以具有双工作模式。
[0005]第一方面，本申请提供了一种MEMS惯性传感器。所述MEMS惯性传感器包括：
[0006]基底，所述基底的一侧设有绝缘层；
[0007]第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极间隔地设于所述绝缘层上；
[0008]质量块，所述质量块悬空设于所述基底的上方，所述质量块包括第一部分、第二部分及第三部分；
[0009]弹性梁，所述弹性梁用于连接所述基底与所述质量块，所述弹性梁连接在所述基底的锚点上，所述第一部分、所述第三部分与所述第二部分位于所述弹性梁的两侧；
[0010]所述第二部分与所述第二电极形成第一电容器，所述第三部分与所述第一电极形成第二电容器；所述第二电容器能形成塌陷工作模式，在所述塌陷工作模式下，所述第一电容器用于形成检测端，所述MEMS惯性传感器在所述塌陷工作模式下能够根据获取的电容变化量进行检测感知。
[0011]可选地，所述第三部分连接在所述第一部分与所述第二部分之间，且所述第三部分与所述第一部分位于所述弹性梁的同一侧；
[0012]在Z轴方向上，所述第三部分的高度大于所述第一部分的高度，以使所述第三部分与所述第一部分在所述弹性梁的一侧形成台阶结构。
[0013]可选地，所述第一电容器、所述第二电容器还能够用于组成差分电容检测器；其中，所述第一电极及所述第二电极均为检测电极，用于作为差分电容检测输出信号端口。
[0014]可选地，当所述第一电容器与所述第二电容器组成差分电容检测器，且获取到在Z轴方向有加速度变化时，所述弹性梁产生扭转变形并形成转轴，所述质量块能够绕着形成
的所述转轴转动。
[0015]可选地，所述MEMS惯性传感器在所述塌陷工作模式下，通过为所述第一电极施加第一直流电压，所述第一电极与所述质量块之间形成静电力，所述第一电极形成吸合电极，所述质量块作为单端电容输出信号端口。
[0016]可选地，当所述第一直流电压大于吸合电压U
pull
‑
in
时，所述第一部分与所述绝缘层形成接触状态，所述质量块与所述第一电极、所述第二电极及所述基底之间形成电绝缘状态。
[0017]可选地，当为所述第一电极施加第二直流电压，且所述第二直流电压大于所述第一直流电压时，所述弹性梁产生弯曲变形，所述第二部分与所述第一电极和所述第二电极之间的距离减小。
[0018]可选地，当获取到在Z轴方向有加速度变化时，所述质量块在所述弹性梁的支撑下绕着所述第一部分与所述绝缘层相接触的接触点产生上下移动。
[0019]可选地，所述MEMS惯性传感器在所述塌陷工作模式下能用于语音加速度传感器的语音检测。
[0020]可选地，所述基底的材质为单晶硅或者多晶硅。
[0021]第二方面，本申请实施例提供了一种MEMS惯性传感器的检测方法，应用如第一方面所述的MEMS惯性传感器，所述检测方法包括：
[0022]为所述第一电极施加第一直流电压，所述第一部分与所述绝缘层接触并形成接触点，所述第三部分与所述第一电极形成的所述第二电容器进入塌陷工作模式，所述弹性梁发生弯曲变形；
[0023]所述质量块在所述弹性梁的支撑下绕着所述接触点沿Z轴方向发生上下移动，所述第二部分与所述第二电极形成的所述第一电容器作为检测端，用以获取电容变化量。
[0024]可选地，所述的MEMS惯性传感器的检测方法，还包括：
[0025]所述第一电容器与所述第二电容器组成差分电容检测器，其中，所述第一电极及所述第二电极均作为差分电容输出端口；
[0026]所述弹性梁产生扭转变形，所述质量块在所述弹性梁的支撑下绕所述弹性梁扭转形成的转轴发生转动。
[0027]第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备。所述电子设备包括：
[0028]如第一方面所述的MEMS惯性传感器。
[0029]本申请的有益效果为：
[0030]本申请实施例提供的MEMS惯性传感器，采用新的结构设计，在形成的两个电容器中，一个电容器可作为检测端，另一个电容器可形成塌陷，这就赋予了MEMS惯性传感器一种新的工作模式即塌陷工作模式，该设计使得形成的MEMS惯性传感器可以具有更多的工作模式。
[0031]通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0032]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且
连同其说明一起用于解释本说明书的原理。
[0033]图1为本申请实施例提供的MEMS惯性传感器的结构示意图之一；
[0034]图2为本申请实施例提供的MEMS惯性传感器的结构示意图之二；
[0035]图3为本申请实施例提供的MEMS惯性传感器的结构示意图之三；
[0036]图4为本申请实施例提供的MEMS惯性传感器的结构示意图之四；
[0037]图5为本申请实施例提供的MEMS惯性传感器的结构示意图之五；
[0038]图6为图5的A
‑
A截面示意图。
[0039]附图标记说明：
[0040]1、MEMS惯性传感器；2、质量块；2a、第一部分；2b、第二部分；2c、第三部分；3、转轴；4、绝缘层；5、基底；6、第一电极；7、第二电极；8、弹性梁；8a、第一段；8b、第二段；9、锚点；10、接触点。
具体实施方式
[0041]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0042]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0043]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS惯性传感器，其特征在于，包括：基底(5)，所述基底(5)的一侧设有绝缘层(4)；第一电极(6)和第二电极(7)，所述第一电极(6)和所述第二电极(7)间隔地设于所述绝缘层(4)上；质量块(2)，所述质量块(2)悬空设于所述基底(5)的上方，所述质量块(2)包括第一部分(2a)、第二部分(2b)及第三部分(2c)；弹性梁(8)，所述弹性梁(8)用于连接所述基底(5)与所述质量块(2)，所述弹性梁(8)连接在所述基底(5)的锚点(9)上，所述第一部分(2a)、所述第三部分(2c)与所述第二部分(2b)位于所述弹性梁(8)的两侧；所述第二部分(2b)与所述第二电极(7)形成第一电容器，所述第三部分(2c)与所述第一电极(6)形成第二电容器；所述第二电容器能形成塌陷工作模式，在所述塌陷工作模式下，所述第一电容器用于形成检测端，所述MEMS惯性传感器在所述塌陷工作模式下能够根据获取的电容变化量进行检测感知。2.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器，其特征在于，所述第三部分(2c)连接在所述第一部分(2a)与所述第二部分(2b)之间，且所述第三部分(2c)与所述第一部分(2a)位于所述弹性梁(8)的同一侧；在Z轴方向上，所述第三部分(2c)的高度大于所述第一部分(2a)的高度，以使所述第三部分(2c)与所述第一部分(2a)在所述弹性梁(8)的一侧形成台阶结构。3.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器，其特征在于，所述第一电容器、所述第二电容器还能够用于组成差分电容检测器；其中，所述第一电极(6)及所述第二电极(7)均为检测电极，用于作为差分电容检测输出信号端口。4.根据权利要求3所述的MEMS惯性传感器，其特征在于，当所述第一电容器与所述第二电容器组成差分电容检测器，且获取到在Z轴方向有加速度变化时，所述弹性梁(8)产生扭转变形并形成转轴(3)，所述质量块(2)能够绕着形成的所述转轴(3)转动。5.根据权利要求1所述的MEMS惯性传感器，其特征在于，所述MEMS惯性传感器在所述塌陷工作模式下，通过为所述第一电极(6)施加第一直流电压，所述第一电极(6)与所述质量块(2)之间形成静电力，所述第一电极(6)形成吸合电极，所述质量块(2)作为单端电容输出信号端口。6.根据权利要求5所述的ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志健，高阳，邓仕阳，陈磊，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：