[实用新型]微机电设备和电子系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种集成了陀螺仪和加速计的微机电设备和一种电子系统。 

背景技术

正如所知，微机电系统(MEMS)的使用已经持续扩展至各种技术领域，并且已经尤其在用于广泛应用的惯性传感器、微集成陀螺仪和机电振荡器的生产中产生令人鼓舞的结果。 

这一类的MEMS通常基于包括至少一个质量体的微机电结构，该质量体(mass)通过弹性件连接到支撑体(定子)并且根据预设自由度相对于定子可移动。通过多个相应梳齿形并且相互相对的电极来电容性耦合可移动质量体和定子以便形成电容器。可移动质量体相对于定子的移动例如因外部应力而修改电容器的电容，从而有可能追溯至可移动质量体相对于固定体的相对移位，并且因此追溯至施加的力。反言之，通过施加适当偏置电压，有可能向可移动质量体施加静电力以将它设置于运动。另外，为了获得机电振荡器，利用谐振频率来研究惯性MEMS结构的频率响应，该频率响应通常为二阶低通型。 

具体而言，MEMS加速计利用如下事实：可移动质量体沿着一个或者多个感测轴的移位与定子受到的沿着相同轴的加速分量的幅度相关。如上文提到的那样，弹性件的弹性动作抵消这些移位，并且可以通过电容性耦合的变化来感测这些移位。 

MEMS陀螺仪具有更复杂的机电结构，该结构通常包括相对于定子可移动并且耦合在一起以便具有相对自由度的两个质量体。两个可移动质量体均电容性耦合到定子。质量体之一专用于驱动并且 保持于具有受控幅度的以谐振频率的振荡。另一质量体在振荡(平移或者旋转)运动中被驱动，并且在微结构以角速率相对于预设陀螺轴旋转的情况下受到与角速率本身成比例的科里奥利力。在实践中，如同驱动质量体一样通过电极来电容性耦合到固定体的受驱动质量体作为加速计来操作，该加速计实现感测科里奥利力和加速并且因此使得有可能追溯至角速率。在一些情况下，单个质量体被约束至定子以便以两个独立自由度相对于定子本身可移动。驱动设备根据自由度之一将可移动质量体维持于受控振荡。由于科里奥利力，可移动质量体然后可以响应于定子绕感测轴的旋转而根据另一自由度移动。 

在若干应用中，设备或者系统的一部分的平移和旋转移动的正确感测呈现增加的重要性，并且需要越来越复杂的解决方案。出于这一原因，已经推动制造商向讨论的设备装配各种类型的传感器、加速计和陀螺仪以便同时供应加速和角速率的测量。 

目前提供可能在同一个封装中提供的不同设备。然而该解决方案带来在总体尺度方面和在消耗水平方面(即关于认识到在现代微电子业中关键的方面)的限制。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实现克服上文描述的限制并且具体而言紧凑和通用的微机电设备。