[发明专利]MEMS器件微流量流速检测中寄生电容干扰信号的抑制方法

摘要

本发明公开了一种针对MEMS器件微流量流速检测中寄生电容干扰信号的抑制方法是将压电上电极与驱动电源正极相连，压电下电极与驱动电源接地负极相连，可基本避免Si－Pt寄生电容的形成。在实施例中采用本发明所述寄生电容抑制方法连接屏蔽寄生电容后检测到的方波驱动输出响应信号正负尖脉冲输出响应的峰值从3.92V降为0.96V，寄生电容得到了有效抑制。

主权项

1.一种针对MEMS器件微流量流速检测中寄生电容干扰信号的抑制方法，适于两腔键合的压电驱动硅基微流量传感结构，通过对所述结构中Si-Pt平行板电容分析及其对交变方波驱动的输出响应分析，确定寄生电容产生于两腔键合处的上腔基质硅与检测热敏铂丝之间，找出通过压电驱动电极的适当连接来抑制寄生电容的有效方法，包括下列步骤：a.基于Si-Pt平行板电容分析寄生电容，其计算式为：$C={ϵ}_0\times {ϵ}_r\times \frac{S}{d}式中，\epsilon 0-真空介电常数，\; \epsilon r-绝缘层SiO2的相对介电常数，\; d-绝缘层SiO2的厚度，亦即上腔基质硅与热敏检测丝间距，\; S-热敏铂丝与下腔硅基质间有效正对面积；b.基于等效电路、叠加原理及微分电路分析寄生电容对交变方波驱动的输出响应，寄生电容对交变方波驱动的输出响应Uout为：$ U_{\mathrm{out}}=\frac{1}{2}\times U_{\mathrm{drive}}{e}^{-\frac{t}{\tau \times {10}^{-10}}}式中，Udrive-方波输入的驱动电压，\; \tau -电路时间常数\tau ，可根据下式计算：$ \tau =\frac{R_{\mathrm{Pt}}(R_1+R_2)}{R_{\mathrm{Pt}}+(R_1+R_2)}\times C其中，RPt-热敏检测丝的电阻，\; R1、R2、R3-输出桥路的三个固定电阻；通过上述计算可知，所述寄生电容的干扰波形主要由所述电路时间常数\tau 及驱动方波脉冲宽度T/2的大小决定：若\tau ＞＞T/2，电容器充、放电很慢，驱动电压主要加在热敏电阻两端，则响应波形与驱动源方波很相近；若\tau ＜＜T/2，电容器充放电很快，故在热敏电阻两端形成正负尖脉冲输出；针对所述的Si-Pt寄生电容，使压电上电极与驱动电源正极相连，压电下电极与驱动电源接地负极相连，可有效地抑制所述的寄生电容。$$$