[发明专利]电场传感器

说明书

本发明涉及一种电场传感器，包括：衬底；固定电极，与衬底固定连接；压电驱动层，第一侧面与衬底连接；可动电极，设置在压电驱动层的第二侧面上，且与固定电极构成一敏感结构；可动电极和固定电极互为屏蔽电极作用；压电驱动层在驱动电压作用下垂直振动并带动可动电极垂直振动，使固定电极和可动电极分别周期地暴露于待测电场中，从而在固定电极和可动电极上产生周期性的电荷变化，产生与待测电场强度相关的感应电流，通过采集固定电极和可动电极输出待测电场强度相关的感应电流。通过将压电驱动层设置在可动电极和衬底之间，以节省垂直方向上的空间，减小器件尺寸。

技术领域

本申请涉及电场传感器技术领域，特别是涉及一种电场传感器。

背景技术

国内传统机电式电场传感器经过数十年发展，技术与测试精度已相对成熟，相较于传统机电式电场传感器，基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）技术的互屏蔽电极电场传感器具有小型化、低功耗、可集成和易于批量生产等优点，成为微型化电场传感器的主要研究方向。

但发明人在实施过程中发现，传统技术中实现微型化电场传感器的方案多存在器件尺寸偏大的问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的器件尺寸和灵敏度之间难以平衡的问题，提供一种电场传感器。

本发明提供了一种电场传感器，包括：

衬底；

固定电极，与所述衬底固定连接；

压电驱动层，第一侧面与所述衬底连接；

可动电极，设置在所述压电驱动层的第二侧面上，且与所述固定电极构成一敏感结构；所述可动电极和所述固定电极互为屏蔽电极作用；所述第一侧面和所述第二侧面为相背的面；

所述压电驱动层在驱动电压作用下垂直振动并带动所述可动电极垂直振动，使所述可动电极和所述固定电极发生相对位置变化并产生与待测电场相关的感应电流。

在其中一个实施例中，所述压电驱动层包括：

依次叠设的第一绝缘层、第一驱动电极、压电层、第二驱动电极、第二绝缘层和弹性梁；所述弹性梁设置在所述衬底上；

所述第一绝缘层置于所述可动电极与所述第一驱动电极之间。

在其中一个实施例中，所述固定电极为至少一组，所述可动电极为一组，且每组所述固定电极均围绕所述可动电极设置。

在其中一个实施例中，所述可动电极和所述压电驱动层的绕制形状相一致。

在其中一个实施例中，所述固定电极为条形结构或梳齿结构。

在其中一个实施例中，所述压电驱动层包括绕制在所述衬底所围设区域的至少一组蛇形结构或S形结构。

在其中一个实施例中，所述压电驱动层包括在所述衬底所围设区域的对称绕制的两组蛇形结构和横梁，两组蛇形结构通过所述横梁连接。

在其中一个实施例中，所述压电驱动层包括在所述衬底所围设区域的对称绕制的两组蛇形结构，且两组蛇形结构共用部分结构。

在其中一个实施例中，所述固定电极和可动电极分别采用铝、铜、钛、银、铂、金、锡和铟中的一种或多种制成；和/或，所述固定电极和所述可动电极的厚度为1纳米至1毫米。

在其中一个实施例中，所述压电层采用氮化铝、氧化锌、钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸钡、铁酸铋和压电聚合物中的一种或多种制成；和/或，所述压电层厚度为1纳米至1毫米。

在其中一个实施例中，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极分别采用铝、铜、钛、银、铂、金、锡和铟中的一种或多种制成；和/或，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的厚度为1纳米至1毫米。