DE10350536B3 - Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors - Google Patents

Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors Download PDF

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Abstract

Es werden Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, mit einer über einem Substrat (Sub) angeordneten ersten Kapazität (C1) und einer zweiten Kapazität (C2) und einer gemeinsamen, beweglich gelagerten Mittelelektrode (B) vorgeschlagen. Dabei werden nach einem differenzkapazitiven Messprinzip getaktete elektrische Spannungen (U) an die Elektroden der ersten (C1) und der zweiten Kapazität (C2) angelegt, wobei erfindungsgemäß ein Taktschema (Q1 bis Q4) neben einem Messtakt (Q4) mindestens einen Kompensationstakt (Q2) enthält. In einem Testmodus wird einem Testtakt (Q6) ein entsprechender Kompensationstakt (Q7) zugeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors, insbesondere eines kapazitiven Beschleunigungssensors, nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein mikromechanisches Sensorelement beruht auf einer mechanischen Deformation bzw. Auslenkung eines Teils seiner Struktur, die in ein elektrisches Signal überführt wird. Bei einem kapazitiven Beschleunigungssensor beispielsweise dient eine bewegliche Struktur als Kondensatorelektrode einer Kapazität, deren Änderung ein Maß für die Beschleunigung ist.
  • Aus der DE 100 49 462 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein mikromechanisches Bauelement zur Detektion von dynamischen Größen wie beispielsweise einer Beschleunigung bekannt, wobei eine erste und eine zweite über einem Substrat fest angebrachte Kondensatorelektrode und eine dritte dazwischen angeordnete, federnd auslenkbar angebrachte Kondensatorelektrode vorgesehen sind. Aufgrund dieser Anordnung bildet die mittlere, auslenkbar angebrachte Elektrode zusammen mit den beiden fest angebrachten Außenelektroden jeweils eine erste und eine zweite Teilkapazität. Das Sensorsignal wird nach einem differenzkapazitiven Messprinzip erfasst. Dabei ruft eine äußere Krafteinwirkung eine relative Lageänderung der beweglichen Kondensatorelektrode hervor, wodurch die eine Teilkapazität zu- und gleichzeitig die andere abnimmt. Für die Bildung des Sensorausgangssignals wird die Differenz der Teilkapazitäten bestimmt.
  • Typischerweise werden die zur Erfassung der Differenzkapazität benötigten elektrischen Potentiale getaktet an die Elektroden angelegt. In einem ersten Takt werden alle Elektroden mit einem gleichen Potential beaufschlagt, und in einem zweiten Takt, dem eigentlichen Messtakt, das Potential der einen Außenelektrode vergrößert und das Potential der anderen Außenelektrode verkleinert. Die dadurch an der beweglichen Mittelelektrode verursachte Ladungsänderung wird als Maß für die Kapazitätsdifferenz ausgewertet.
  • Das Ausgangssignal kann jedoch verfälscht werden durch eine Änderung des Substratpotentials: Spontane, unkontrollierbare Ladungsänderungen auf dem Substrat führen zu einer relativen Verschiebung des elektrischen Potentials der Substratoberfläche bezüglich der Potentiale der über dem Substrat angebrachten Elektroden. Dies bewirkt dann zusammen mit den unterschiedlichen Potentialen auf den Elektroden während des Messtaktes im zeitlichen Mittel eine elektrostatische Kraft auf die bewegliche Elektrode. Folglich wird die Elektrode ausgelenkt und schließlich das Ausgangssignal dadurch verändert.
  • Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt, durch Variieren des an das Substrat angelegten Potentials einen elektrischen Nullpunktabgleich durchzuführen.
  • Weiter wird in DE 197 50 350 C1 ein mikromechanischer Beschleunigungssensor beschrieben, bei dem ebenfalls eine bewegliche Kondensatorelektrode zwischen einer ersten und einer zweiten feststehenden Elektrode angeordnet ist und, wie oben bereits erläutert, durch eine Auslenkung der beweglichen Elektrode eine dynamische Größe wie die Beschleunigung nach dem differenzkapazitiven Messprinzip bestimmt wird. Die bewegliche Elektrode wird dabei realisiert durch eine Fingerstruktur an einer beweglichen seismischen Prüfmasse. Aus der Prüfmasse ragen weitere Fingerstrukturen heraus, die jeweils gegenüberliegenden Fingerplatten feststehender Elektroden zugeordnet sind. Die beweglichen Fingerstrukturen bilden zusammen eine bewegliche Kammstruktur. Da die festen Fingerplatten, die jeweils zur ersten bzw. zur zweiten feststehenden Elektroden gehören, miteinander elektrisch verbunden sind, bilden sie zusammen eine erste und eine zweite feste Kammstruktur. Die Kammstrukturen sind so angeordnet, dass ihre Elektroden zumindest teilweise ineinandergreifen und eine Auslenkung der beweglichen Elektroden senkrecht zu den Seitenflächen der Fingerplatten der feststehenden Elektroden erfolgt. In dieser Schrift werden geeignete Messverfahren, die eine störungsfreie Bestimmung der Differenzkapazität ermöglichen, nicht behandelt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die beiden erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors, insbesondere eines kapazitiven Beschleunigungssensors, mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ermöglichen es auf eine einfache Weise ein vom Substratpotential weitgehend unabhängiges Sensorausgangssignal zu erzielen. Schwer kontrollierbare Ladungsverteilungen im Substrat haben somit keine Auswirkung auf das Sensorausgangssignal. Insbesondere werden Drifterscheinungen, die aus unkontrollierbaren Veränderungen der elektrischen Ladungsmenge über der Zeit resultieren, deutlich reduziert. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.
    •
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt eines Beschleunigungssensors in schematischer Darstellung,
  • 2 ein Taktschema zur Erfassung der Position der beweglichen Sensorstruktur mit dem erfindungsgemäßen Kompensationstakt Q2,
  • 3 ein Taktschema im Testmodus mit dem erfindungsgemäßen Kompensationstakt Q7 und
  • 4 eine Draufsicht eines Beschleunigungssensors mit Elektroden in Kammstruktur-Form.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein Querschnitt eines mit der Technologie der Oberflächenmikromechanik hergestellten Beschleunigungssensors schematisch dargestellt.
  • Wie aus dem Stand der Technik bekannt, sind über einem Substrat Sub zwei feststehende Außenelektroden S1,S2 und eine zwischen ihnen positionierte, bewegliche Mittelelektrode B nebeneinander angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung bildet die Mittelelektrode B zusammen mit den Außenelektroden S1,S2 jeweils eine erste Teilkapazität C1 bzw. eine zweite Teilkapazität C2. Wie aus der Pfeilrichtung erkennbar, erfolgt die Auslenkung und damit die Detektionsrichtung D der beweglichen Mittelelektrode B senkrecht zu den Seitenflächen der Außenelektroden S1,S2. Bei einer Auslenkung der Mittelelektrode B nimmt die eine Teilkapazität C1 bzw. C2 zu, gleichzeitig die andere C2 bzw. C1 ab. Bei einem diffenzkapazitiven Messprinzip wird die Differenz der beiden Teilkapazitäten C1, C2 bestimmt und zur Signalbildung herangezogen. Zur Bildung der Differenzkapazität sind die Elektroden elektrisch mit einer nicht dargestellten Differenzkapazität-Erfassungseinrichtung verbunden.
  • Um die Teilkapazitäten C1,C2 auslesen zu können, werden an die entsprechenden Elektroden S1,S2,B getaktete Potentiale US1, US2, UB angelegt. Am Substrat Sub liegt das Potential USub vor.
  • Problematisch für ein zuverlässiges Sensorsignal ist das Auftreten von unkontrollierbaren Schwankungen elektrischer Ladungsmengen auf den Elektroden S1,S2,B, insbesondere auf dem Substrat Sub, welches eine Veränderung der relativen Lage des elektrischen Potentials der Substratoberfläche bezogen auf die Lage des elektrischen Potentials der anderen Elektroden verursacht. Sind zusätzlich auf den Elektroden S1,S2,B unterschiedliche Potentiale angelegt, wie beispielsweise während eines Messtaktes, wirkt dann eine elektrostatische Kraft in Detektionsrichtung D, wodurch die bewegliche Mittelelektrode B ausgelenkt und somit das Ausgangsignal verfälscht wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird mithilfe eines in der 2 dargestellten Taktschemas Q1,Q2,Q3,Q4 erläutert.
  • Aus dem Taktschema Q1,Q2,Q3,Q4 ist der zeitliche Verlauf der an die Elektroden S1, S2, B angelegten Spannungen US1, US2, UB zu entnehmen. Die gestrichelten Linien stellen ein Referenzpotential dar. Zur Bestimmung der Position der beweglichen Mittelelektrode B wird in einem Messtakt Q4 jeweils sprunghaft eine Spannung UQ4 und –UQ4 an die Außenelektrode S1 bzw. S2 angelegt, d.h. das Potential der ersten Außenelektrode S1 nimmt zu, das der zweiten Außenelektrode S2 nimmt ab. Erfindungsgemäß weist das Taktschema Q1,Q2,Q3,Q4 einen Kompensationstakt Q2 auf, wobei nun eine negative Spannung –U auf die erste Außenelektrode S1,S2 und eine positive Spannung U auf die zweite Außenelektrode S2,S1 beaufschlagt wird. Dadurch wird eine Änderung des Substratpotentials während des Zusatztaktes Q2 eine horizontale Kraftänderung auf die Mittelelektrode B bewirken, die der Kraftänderung während des Messtaktes Q4 entgegengesetzt gerichtet ist. Im zeitlichen Mittel wird eine Reduzierung des Einflusses des Substratpotentials auf die horizontale elektrostatische Kraft erreicht.
  • Die Einführung eines Kompensationstaktes kann in ein bestehendes Taktschema ohne eine Erhöhung der Zahl der Takte des Taktschemas erfolgen. Bei Bedarf kann aber die Einführung eines Kompensationstaktes aufgrund einer zusätzlichen Takt-Erweiterung die Taktzahl erhöhen.
  • Besonders vorteilhaft wirkt das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Potentiale US1,US2 auf den beiden Außenelektroden S1,S2 während des Kompensationstaktes Q2 gegenüber dem Messtakt Q4 jeweils invertiert, d.h. entgegengesetzt gleich groß, sind. Die horizontale Kraftänderung aufgrund einer Änderung des Substratpotentials während des Zusatztaktes Q2 ist dann betragsmäßig annähernd identisch gegenüber einer Kraftänderung während des Messtaktes Q4.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Potential UB auf der beweglichen Mittelelektrode B während des Kompensationstaktes Q2 entgegengesetzt gleich groß gegenüber dem Messtakt Q4 ist. So ist der Betrag der elektrischen Spannung zwischen den feststehenden Außenelektroden S1,S2 und der beweglichen Mittelelektrode B im Messtakt Q4 und im Kompensationstakt Q2 gleich groß.
  • Durch die Einführung des Kompensationstaktes Q2 sind die Takte Q1, Q3, in denen die Potentiale US1, US2, UB auf allen Elektroden S1,S2,B gleich groß sind, zur Erfassung der Position der beweglichen Mittelelektrode B nicht mehr zwingend notwendig. Solche Takte Q1,Q3 können jedoch bei Bedarf weiterhin in ein Taktschema eingeführt und ihre Anzahl beliebig vergrößert werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist es vorgesehen, den Kompensationstakt Q2 als einen zusätzlichen Messtakt wie in Q4 bzw. umgekehrt heranzuziehen. So wird beispielsweise ermöglicht, redundant die Position der beweglichen Mittelelektrode B über ein gegenüber dem ersten Messtakt Q4 invertiertes Signal auszuwerten. Während des Taktes Q4 wird ein gewisser Spannungshub an der beweglichen Mittelelektrode B als Messsignal ermittelt, während des Taktes Q2 wird ein betragsmäßig annähernd identischer Spannungshub von entgegengesetzten Vorzeichen ermittelt. Durch Differenzbildung beider Spannungshübe, die betragsmäßig annähernd identisch, jedoch mit entgegengesetzten Vorzeichen behaftet sind, werden neben dem primären Effekt der Unterdrückung ladungsbedingter Driften auch systematische Fehler oder Asymmetrien der Auswerteschaltung eliminiert und das Primärsignal betragsmäßig annähernd verdoppelt. Für diese Ausführungsform ist es lediglich notwenig, die Spannungshübe während der Takte Q2 und Q4 jeweils getrennt zu speichern, beispielsweise in zwei getrennten und jeweils Q2 und Q4 zugeordneten Kapazitäten, und anschließend einer Differenzbildung in einem Differenzverstärker oder Instrumentationsverstärker zuzuführen.
  • Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren, dessen Taktschema Q1 bis Q7 beispielhaft in 3 dargestellt ist, ermöglicht den Einfluss des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors während eines Testmodus zu verringern. Neben den in 2 bereits beschriebenen Takten Q1 bis Q4 ist das Taktschema um die Takte Q6 und Q7 erweitert. Im Testmodus wird das Taktschema derart ausgestaltet, dass die bewegliche Mittelelektrode B aufgrund einer horizontalen elektrostatischen Kraft aus der Ruhelage ausgelenkt wird. Wird dann die Auslenkung für diese Testmessung bestimmt, kann die Beweglichkeit der auslenkbaren Struktur beurteilt werden.
  • Der Testmodus wird dadurch realisiert, dass während eines Testtaktes Q6 eine Testspannung UT auf eines der beiden Außenelektroden S1,S2 angelegt wird, wodurch sich das elektrische Potential der betreffenden Elektrode gegenüber dem elektrischen Potential der anderen beiden Elektroden verändert und somit eine elektrostatische Kraft auf die bewegliche Mittelelektrode B ausgeübt wird.
  • Wie während des Messtaktes Q4 sind auch beim Testtakt Q6 die Potentiale auf den Elektroden S1,S2 verschieden, d.h. auch im Testmodus wird eine unkontrollierte Änderung des Substratpotentials zu einer Änderung der elektrostatischen Kraft führen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Taktschema Q1 bis Q7 einen entsprechenden Kompensationstakt Q7 aufweist, wobei die mit der Testspannung UT beaufschlagte Elektrode S1 während des Kompensationstaktes Q7 mit der negativen Testspannung –UT beaufschlagt wird. Dadurch bewirkt eine Änderung des Substratpotentials während des Kompensationstaktes Q7 eine horizontale Kraftänderung, die der Kraftänderung während des Testtaktes Q6 entgegengesetzt ist. Dementsprechend bewirkt die Einführung des Kompensationstaktes Q7 in das Taktschema Q1 bis Q7 im zeitlichen Mittel eine Reduzierung der horizontalen Kraftänderung bei geändertem Substratpotential.
  • Auch im Testmodus können weitere Takte Q5, in denen die Potentiale US1, US2, UB auf allen Elektroden S1, S2, B gleich groß sind, eingeführt werden.
  • 4 zeigt eine Draufsicht eines beispielhaften Beschleunigungssensors, bei dem die Elektroden S1,S2,B als einzelne Fingerelektroden Teil einer jeweiligen Kammstruktur sind. Die bewegliche Mittelelektrode B ist zusammen mit weiteren Mittelelektroden an einer seismischen Masse M angebracht und bildet mit ihnen die bewegliche Kammstruktur bKS, die über mechanische Federelemente und eine Isolationsschicht mit dem Substrat Sub verbunden ist. Alle Mittelelektroden sind elektrisch miteinander kontaktiert. Die bewegliche Kammstruktur bKS ist in Detektionsrichtung D auslenkbar.
  • Die Mittelelektroden B sind jeweils von zwei feststehenden Außenelektroden S1,S2 umgeben. Alle Außenelektroden S1, die zur ersten Kapazität C1 gehören, sind elektrisch miteinander verbunden und bilden eine feststehende Kammstruktur KS1, entsprechendes gilt für die zur zweiten Kapazität C2 gehörenden Außenelektroden S2. Aus der 4 geht hervor, dass die Elektroden der beiden festen Kammstrukturen KS1,KS2 und die Elektroden der beweglichen Kammstruktur bKS zumindest teilweise ineinandergreifen und derart angeordnet sind, dass eine Auslenkung der Elektroden der beweglichen Kammstruktur bKS senkrecht zu den Seitenflächen der Elektroden der festen Kammstrukturen KS1,KS2 erfolgt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, mit einer über einem Substrat (Sub) angeordneten ersten Kapazität (C1) und einer zweiten Kapazität (C2), wobei die beiden Kapazitäten (C1,C2) eine gemeinsame, beweglich gelagerte Mittelelektrode (B) aufweisen, wobei zur Erfassung einer dynamischen Größe wie beispielsweise einer Beschleunigung aufgrund einer Krafteinwirkung auf die Mittelelektrode (B) nach einem differenzkapazitiven Messprinzip getaktete Potentiale auf Elektroden (S1,S2,B) der Kapazitäten (C1,C2) derart angelegt werden, dass in ein mindestens einen Messtakt (Q4) aufweisendes Taktschema (Q1 bis Q4) während des Messtaktes (Q4) eine positive Spannung (U) auf die erste Außenelektrode (S1,S2) und eine negative Spannung (–U) auf die zweite Außenelektrode (S2,S1) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktschema (Q1 bis Q4) mindestens einen Kompensationstakt (Q2) aufweist, wobei während des mindestens einen Kompensationstaktes (Q2) eine negative Spannung (–U) auf die erste Außenelektrode (S1,S2) und eine positive Spannung (U) auf die zweite Außenelektrode (S2,S1) beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentiale auf den beiden Außenelektroden (S1,S2) während des mindestens einen Kompensationstaktes (Q2) gegenüber dem Messtakt (Q4) vertauscht sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential auf der beweglichen Mittelelektrode (B) während des mindestens einen Kompensationstaktes (Q2) gegenüber dem Messtakt (Q4) entgegengesetzt gleich groß ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentiale während des wenigstens einen Mess- (Q4) und Kompensationstaktes (Q2) jeweils getrennt gespeichert und anschließend einer Differenzbildung in einem Differenz- oder Instrumentationsverstärker zugeführt werden, um den wenigstens einen Kompensationstakt (Q2) als zusätzlichen Messtakt bzw. umgekehrt heranzuziehen.
  5. Verfahren zur Verringerung des Einflusses des Substratpotentials auf das Ausgangssignal eines mikromechanischen Sensors, insbesondere eines Beschleunigungssensors, mit einer über einem Substrat (Sub) angeordneten ersten Kapazität (C1) und einer zweiten Kapazität (C2), wobei die beiden Kapazitäten (C1,C2) eine gemeinsame, beweglich gelagerte Mittelelektrode (B) aufweisen, und wobei in ein mindestens einen Testtakt (Q6) aufweisendes Taktschema (Q1 bis Q7) während des Testtaktes (Q6) zur Auslenkung der beweglichen Mittelelektrode (B) eine Außenelektrode (S1) gegenüber den anderen Elektroden (S2,B) mit einer Testspannung (UT) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktschema (Q1 bis Q7) mindestens einen Kompensationstakt (Q7) aufweist, wobei während des mindestens einen Kompensationstaktes (Q7) die mit der Testspannung (UT) beaufschlagte Elektrode (S1) mit der negativen Testspannung (–UT) beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Takte (Q1,Q3;Q5), in denen die Potentiale auf allen Elektroden (S1,S2,B) gleich groß sind, in das jeweilige Taktschema (Q1 bis Q4;Q1 bis Q7) eingeführt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Mittenelektrode (B) zusammen mit weiteren mit der Mittelelektrode (B) elektrisch verbundenen Fingerelektroden an einer seismischen Masse (M) angebracht ist und eine bewegliche Kammstruktur (bKS) bildet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zur ersten bzw. zweiten Kapazität (C1,C2) gehörende Außenelektrode (S1,S2) elektrisch mit weiteren zu einer weiteren ersten bzw. zweiten Kapazität (C1,C2) gehörenden Außenelektroden (S1,S2) verbunden ist und zusammen jeweils eine feste Kammstruktur (KS1,KS2) neben der beweglichen Kammstruktur (bKS) bildet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (S1,S2) der beiden festen Kammstrukturen (KS1,KS2) und die Elektroden (B) der beweglichen Kammstruktur (bKS) zumindest teilweise ineinandergreifen und derart angeordnet sind, dass eine Auslenkung der Elektroden (B) der beweglichen Kammstruktur (bKS) senkrecht zu den Seitenflächen der Elektroden (S1,S2) der festen Kammstrukturen (KS1,KS2) erfolgt.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009068345A3 (de) * 2007-11-28 2009-08-20 Bosch Gmbh Robert Schaltung für einen mikromechanischen körperschallsensor und verfahren zu dessen betrieb
DE102008040567A1 (de) 2008-07-21 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Sensormoduls und Sensormodul
DE102008042357A1 (de) 2008-09-25 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Sensor mit symmetrischem Flächenaufbau bei asymmetrischer Massenverteilung
US7721604B2 (en) 2006-12-08 2010-05-25 Robert Bosch Gmbh Micromechanical inertial sensor having reduced sensitivity to the influence of drifting surface charges, and method suited for operation thereof
US8661871B2 (en) 2009-07-31 2014-03-04 Stmicroelectronics S.R.L. Method for testing a microelectromechanical device, microelectromechanical device
DE102016207650A1 (de) 2016-05-03 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Sensor und Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Sensors
DE102018219546B3 (de) 2018-11-15 2019-09-12 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
CN111071982A (zh) * 2018-10-18 2020-04-28 罗伯特·博世有限公司 微机械惯性传感器
CN117214552A (zh) * 2023-09-22 2023-12-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于扭秤周期变化的导体表面电势测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750350C1 (de) * 1997-11-13 1999-08-05 Univ Dresden Tech Dreidimensionaler Chip-Beschleunigungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung mittels UV-unterstützter Mikrogalvanik
DE10049462A1 (de) * 2000-10-06 2002-04-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Nullpunktabgleich für ein mikromechanisches Bauelement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19750350C1 (de) * 1997-11-13 1999-08-05 Univ Dresden Tech Dreidimensionaler Chip-Beschleunigungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung mittels UV-unterstützter Mikrogalvanik
DE10049462A1 (de) * 2000-10-06 2002-04-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Nullpunktabgleich für ein mikromechanisches Bauelement

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7721604B2 (en) 2006-12-08 2010-05-25 Robert Bosch Gmbh Micromechanical inertial sensor having reduced sensitivity to the influence of drifting surface charges, and method suited for operation thereof
WO2009068345A3 (de) * 2007-11-28 2009-08-20 Bosch Gmbh Robert Schaltung für einen mikromechanischen körperschallsensor und verfahren zu dessen betrieb
DE102008040567A1 (de) 2008-07-21 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Sensormoduls und Sensormodul
DE102008040567B4 (de) * 2008-07-21 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Sensormoduls und Sensormodul
DE102008042357A1 (de) 2008-09-25 2010-04-01 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Sensor mit symmetrischem Flächenaufbau bei asymmetrischer Massenverteilung
US8661871B2 (en) 2009-07-31 2014-03-04 Stmicroelectronics S.R.L. Method for testing a microelectromechanical device, microelectromechanical device
DE102016207650A1 (de) 2016-05-03 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Sensor und Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Sensors
CN111071982A (zh) * 2018-10-18 2020-04-28 罗伯特·博世有限公司 微机械惯性传感器
CN111071982B (zh) * 2018-10-18 2024-04-16 罗伯特·博世有限公司 微机械惯性传感器
DE102018219546B3 (de) 2018-11-15 2019-09-12 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
CN117214552A (zh) * 2023-09-22 2023-12-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于扭秤周期变化的导体表面电势测量方法
CN117214552B (zh) * 2023-09-22 2024-03-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于扭秤周期变化的导体表面电势测量方法

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