高分辨率和宽动态范围的MEMS谐振式电荷传感器及检测方法

摘要

本发明公开了一种高分辨率和宽动态范围的MEMS谐振式电荷传感器及检测方法。它包括微谐振器单元、柔性微杠杆、电荷输入极板和微驱动器四个模块，微谐振器单元一端固定，另一端与柔性微杠杆相连，柔性微杠杆与电荷输入极板间形成小电容值的固定电容，微驱动器与电荷输入极板间形成调节电容，所述的调节电容通过微驱动器的移动实现，微驱动器的移动部分与微谐振器单元共地。在输入电荷量大小不同的情况下，通过反馈控制改变调节电容值的大小，从而使电荷输入极板与柔性微杠杆之间始终保持大小合理的电势差，保证微谐振器单元输出信号强度的同时，避免了电压过高对器件的损坏，实现了高分辨率和宽动态范围的电荷测量。

主权项

一种高分辨率和宽动态范围的MEMS谐振式电荷传感器，其特征在于，双端固定音叉谐振器（4）一端与谐振器固定端（1）相连，并与驱动电极(2)、感应电极(3)相耦合，另一端通过柔性微杠杆输出端（5）与柔性杠杆臂（16）相连，柔性杠杆臂（16）末端两侧末端均设有柔性微杠杆输入端（7），柔性微杠杆支点（6）设置于柔性杠杆臂（16）上；电荷输入极板（9）一侧与柔性微杠杆输入端（7）耦合形成固定电容（8）；微驱动器可动部分（13）一侧与电荷输入极板（9）耦合形成调节电容（10），另一侧设有固定电极（15），中部两侧均设有梳齿状结构，并与驱动梳齿（14）耦合，驱动梳齿（14）与固定梳齿电极（12）相连，微驱动器可动部分（13）的梳齿两侧均设有支撑梁（11），靠近电荷输入极板（9）一侧的支撑梁（11）上设有支撑梁固定端（17）。