KR102074659B1 - 가속기 센서 구조체 및 그 사용 - Google Patents

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레이프 로쉬에르
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무라타 일렉트로닉스 오와이
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Abstract

MEMS-센서 구조체는 이중 차등 검출을 위해 결합되고 위상 시프트에서 이중 차등 검출을 위한 양들을 제공하기 위해 대칭으로 위치된 제 1 수단 및 제 2 수단을 포함한다. 센서가 변형하면, 제 1 및 제 2 수단의 구체적인 대칭 위치설정에 기인하여, 변위의 노력이 적어도 부분적으로 제거된다.

Description

가속기 센서 구조체 및 그 사용{ACCELERATOR SENSOR STRUCTURE AND USE THEREOF}
본 발명은 일반적으로, MEMS, 즉 마이크로-전기-기계 시스템들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 MEMS 센서 구조체에 관한 독립 청구항의 전제부에 지시된 바와 같은 가속기 센서 구조체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 각각의 독립 청구항들의 전제부들에 지시된 바와 같은 센서 구조체 매트릭스, 센서 디바이스 및 시스템에 관한 것이다.
작용력들의 영향 하에서 본체의 동적 상태에 의존하는 신호를 제공하기 위해 본체의 가속도를 감지하는 것은 본체의 위치 및/또는 장소를 결정하는 널리 적용된 방식이다. 이를 위해, 다양한 센서들이 사용될 수 있지만, MEMS 구조체는 이들의 소형 크기에 기인하여 다수의 용례들에 적합하다. 마이크로일레트로닉스에서, 증가하는 수요는 예를 들어 특허 분류들이 MEMS 관련 가속도 센서들을 포함할 수 있는 몇몇 적용된 분야들의 단지 몇몇 예를 들면 차량, 가전 기기들, 의복들, 신발들에 관련한 다수의 분야들에서 직면하는 목적들을 위해 더욱 더 양호한 구조체들을 개발하는 것을 가능하게 한다.
그러나, 본 특허 출원의 우선일에, 공지의 MEMS 구조체들은 산업에서 이들의 사용을 제한하는 몇몇 문제점들에 부닥친다. 대안적으로, 가속도 센서를 사용하는 관련된 제품들은 이들의 원하는 목적에 충분해질 수 있지만, 종래의 MEMS 구조체들의 사용은 그 목적으로 충족하는 구성 요소를 성취하기 위해 여분의 신호 처리, 에러 보정 및/또는 보상 수단 및 해결책들을 필요로 할 수도 있다. MEMS 구성 요소의 동작은 외부 전기-기계 수단에 의해 향상될 수 있지만, 통상적으로 이러한 수단은 전체 구조체를 복잡하게 하고 제조 비용을 증가시킨다. 이들은 또한 외부의 상호 작용 파티(party)들의 수가 증가함에 따라, 구조체가 오기능에 민감하게 할 수도 있다.
이하의 도 1 내지 도 5b에는, 공지의 기술들의 몇몇 결점들이 설명되어 있다.
도 1은 코움-구조(comb-structure) 검출 수단에 의해 용량성 검출에 기초하여, 공지의 기술에 따른 가속도 감지를 위한 X- 및/또는 Y-방향 민감성 셀을 갖는 예시적인 센서 구조체를 도시한다. 셀은 유효 질량에 대한 가동 프레임(102)을 포함한다. 가동 프레임의 유효 질량은 가동 전극들(103)의 조합을 유지하도록 배열된다. 단지 하나의 이러한 전극만이 라벨 103으로 지시되어 있지만, 당 기술 분야의 숙련자는 상기 가동 전극들의 조합에 하나 초과의 전극이 존재할 수 있다는 것을 인지한다. 당 기술 분야의 숙련자는 또한 조합 내에 다수의 가동 전극들이 존재하면, 유효 질량에 대한 이들의 분포가 적당하게 고려될 필요가 있다는 것을 인지한다.
셀이 이를 통해 물체의 표면에 고정될 수도 있는 요소들은 숫자와 문자 조합들 106, 107N, 107P에 의해 지시된다. 첨부 문자 "N"은 음전하 및/또는 전압을 나 타내고, 첨부 문자 P는 양전하 및/또는 전압을 나타낸다. 106의 순 숫자는 접지 전위 및/또는 순 기계적 특성을 갖는 것을 지시할 수 있다. 따라서, 도 1에서 각각의 부호 지시 N 및 P로 나타낸 고정 전극들(105N, 104P)은 상호 접속된 고정구들(107N, 107P)에 대응하는 극성을 가질 수 있다. 고정구 구조체들(106, 107N, 107P)은 접지로부터 절연될 수 있지만, 절연 구성은 이와 같이 본 문맥에서 관련되지 않는다. MEMS 구조체들의 분야의 숙련자는 이러한 것이 필요한 경우에 MEMS 구조체 내의 구성 부분들을 절연하는 다수의 방식들을 인지하고 있다. 가동 프레임(102)은 스프링들(101)을 거쳐 고정구 구조체(106)에 연결된다.
도 1의 종래의 구조체는 차등 구조체인데, 즉 스프링들(101)로 현수된 프레임(102)이 +X-방향으로 이동할 때, P 부호 캐패시턴스가 증가할 때 N 부호 캐패시턴스는 감소하고, 그 반대도 마찬가지이다. 이 도면은 이동 프레임(102)의 휴지 상태에서 유효한 고정구(106)에 대해 대칭 구조체를 도시한다.
도 2 및 도 3의 센서 구조체는 양의 및 음의 캐패시턴스 전극 영역들을 갖는 요소들에 의해 구현된 종래의 z-방향 감응성 가속도 센서 구조체들을 도시한다. 이들 양의 및 음의 캐패시턴스 영역들은 대응 극성 라벨들 + 및 -를 각각 갖고 도면들에 지시되어 있다.
도 2는 검증 질량체(proof mass)(202) 및 피벗축(204)을 포함하는 예시적인 기계적 요소를 도시한다. 검증 질량체(202)가 x-y-방향(도시됨)으로 연장되는 것으로 고려되고 검증 질량체(202)가 z-방향에서의 가속도의 영향 하에 있으면, 이는 이에 따라 그 축(204) 주위로 피벗하게 하는 힘을 경험한다.
이동 검증 질량체(202) 상의 음의 및 양의 캐패시턴스 전극 영역들(206P, 206N)은 정전극들과 상호 작용하고 검증 질량체의 이동에 따라 변하는 캐패시턴스를 생성하도록 배열될 수 있다. 명료화를 위해, 형성된 캐패시터들의 정전극들은 도 2 및 도 3에는 도시되어 있지 않다. 그러나, 검증 질량체와 함께 이동하는 각각의 전극은 전용 정전극을 가질 수 있고, 또는 공통 정전극은 양의 및 음의 전극 영역들을 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 전극 영역들(206P, 206N)은 접지 전위에 있는 공통 정전극을 가질 수 있다.
도 3의 종래의 센서 구조체는 그 각각이 검증 질량체(301, 302) 및 피벗축(Axi)을 포함하는 피벗 가능한 한 쌍의 기계적 요소들(Z1, Z2)에 의해 구현될 수 있다. 재차, 질량체들(301, 302)이 z-방향에서 가속도의 영향 하에 있을 때, 이들 질량체들은 이들을 그 각각의 축들(Axi) 주위로 피벗하게 하는 가속력을 경험한다. 기계적 요소들은 피벗하는 동안 요소의 일 측이 일 방향으로 이동하고 동시에 요소의 다른 측이 반대 방향으로 이동하도록 시소(see-saw) 또는 "티터-토터(teeter-totter)"형 방식으로 이동하도록 배열된다. 전극 영역들(303P, 304P, 305N, 306N)의 캐패시턴스들은 이에 따라 변화하여, 예를 들어 전극(303P)의 캐패시턴스가 증가할 때, 전극(305N)의 캐패시턴스가 이에 따라 감소하게 된다. 유사하게, 전극(304P)의 캐패시턴스가 증가할 때, 전극(306N)의 캐패시턴스가 이에 따라 감소한다. 증가 및 감소 P- 및 N-요소들은 변경될 수 있지만, 동시 대향하는 시소 이동들이 양 상황들에 발생한다. 도 3에서, 양 기계적 요소들의 검증 질량체는 피벗축(Axi)에 관해 불균일하게 분포된다. 도 3의 상부 및 하부 기계적 요소들은 단일 대칭성을 갖는 것으로 도시되어 있다. 피벗은 한 쌍의 토크-배향된 스프링들로 Axi 주위로 회전하도록 배열될 수 있다. 피벗축(Axi)은 따라서 토크 작용에 의해 한 쌍의 스프링들로 구현될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 센서 구조체로 검출된 문제점을 도시한다. 도 5a는 도 2의 하나의 기계적 시소 요소가 사용되는 3d-가속도 센서 구조체의 평면도로 개략 사진을 도시하고 있다. 센서 구조체는 또한 X- 및 Y-방향에서의 가속도 검출을 위한 도 1의 코움-구조 용량성 검출 셀들을 포함한다. 도 4a는 검출기에 사용된 센서 구조체의 중간에서 피벗 가능한 기계적 요소(Z)를 도시한다. 도 2와 함께 설명된 바와 같이, 기계적 요소는 축(Axi)에 의해 더 짧은 부분과 더 긴 부분으로 분할된다. 도 4b는 도 4a의 센서 구조체의 기계적 요소(Z)의 측면도를 도시한다. 도 4b는 또한 Z의 캐패시턴스를 위한 접지 전극들(402, 404)이 고정되는 구조체(400), 예를 들어 커버 또는 기판을 도시한다. 기계적 요소가 변형하는 구조체 또는 접지 전극이 고정되는 구조체가 변형할 때, 기계적 요소(Z)의 전극 영역들까지의 접지 전극들의 거리는 개략도가 지시하는 바와 같이 상이한 방식들로 변화한다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 경우에, 음의 전극까지의 거리가 감소하고 양의 전극까지의 거리가 증가하는데, 이는 통상의 차등 검출이 변형에 의해 상당히 방해되는 것을 의미한다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 통상의 센서 구조체로 검출된 문제점을 도시한다. 도 5a는 센서 구조체의 평면도로 개략 사진을 도시하고, 여기서 도 3의 한 쌍의 기계적 시소 요소들이 사용된다. 센서 구조체는 또한 X- 및 Y-방향에서 가속도 검출을 위한 도 1의 코움-구조 용량성 검출 셀(XY)을 포함한다. 도 5b는 도 5a의 센서 구조체의 기계적 요소들(Z1, Z2)의 측면도를 도시한다. 도 5b는 Z1, Z2의 캐패시턴스들을 위한 접지 전극들(502, 504)이 고정되는 다른 구조체(500)를 도시한다. 기계적 요소들이 지지되어 있는 구조체가 변형할 때 또는 접지 전극들이 고정되는 구조체가 변형할 때, 접지 전극들과 기계적 요소들(Z1, Z2)의 전극 영역들 사이의 거리는 개략도가 지시하는 바와 같이 상이한 방식들로 변화한다는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 경우에, Z1, Z2의 음의 캐패시턴스 전극 영역들로부터 접지 전극들까지의 거리가 증가하고, Z1, Z2의 양의 캐패시턴스 전극 영역들로부터 양의 전극들까지의 거리가 감소한다. 차등 검출이 적용될 때, 이는 검출에 대한 오프셋 에러를 야기한다. 게다가, 도 2 및 도 3과 함께 설명된 바와 같이, Z1, Z2의 검증 질량체들은 축(Axi)에 대해 비대칭으로 분포될 수 있고 따라서 상이하게 경사지거나 피벗한다. 도 5a에 도시된 구성에 의해, 이는 변형의 효과를 보상하지 않는다.
본 발명의 목적은 종래의 단점들 중 적어도 하나를 극복하거나 완화하기 위한 해결책을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적들은 독립 청구항 1의 MEMS 센서 구조체에 의해 성취된다. 본 발명의 목적들은 다른 독립 청구항들의 물품, 가속기 센서, 가속기 센서 매트릭스, 디바이스 및 시스템에 의해 더 성취된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 개시되어 있다.
특히 본 발명의 실시예들 내에서 전역적으로 대칭에서의 표현의 문맥에서 용어 전역적은 대칭 부분들을 갖는 것으로 설명되는 전체 물품의 스케일 또는 치수를 칭한다. 물품은 센서 구조체, 센서 및/또는 이들의 조합의 실시예들에서 전역적으로 대칭으로 구체화될 수 있다. 조합은 따라서, 예를 들어 센서 및/또는 센서에 사용된 기계적 요소를 포함하는 매트릭스 또는 스택 또는 적층된 매트릭스를 칭할 수 있다.
따라서, "전역적(global)"은 물품의 내부 부분들이 대칭 요소와 관련하여/따라 적어도 하나의 대칭을 갖는 스케일에만 적용 가능하게 되도록 반드시 요구되는 것은 아니다. 그러나, 그 내부 서브구조체가 상기 부분의 스케일에 고려될 때 이와 같이 전역적으로 대칭일 수 있는 물품 내에서 그 자신들이 고려된 부분들의 스케일이다.
실시예의 예로서, 센서 매트릭스는 그 전체 스케일에서 매트릭스가 정상 대칭 개념에서 비대칭이게 나타나는 매트릭스 구조체 내의 비대칭 센서 구조체가 존재하는 가정으로 전역적으로 대칭이지 않은 것으로 고려되지만, 센서가 부분일 때 센서 구조체의 스케일 내에서 국부적으로 대칭인 센서/센서들이 존재한다. 따라서, 전체 스케일에서 센서는 전역적으로 대칭일 수 있지만, 매트릭스의 센서 구조체는 대칭이 아니다.
본 명세서에서 특히 본 발명의 실시예들 내에서 국부적으로 대칭의 문맥에서 국부적은 적어도 전체 물품의 부분에서 서브구조체의 스케일 또는 치수에서 의미한다. 물품은 센서 구조체, 센서 및/또는 이들의 조합, 예를 들어 이러한 센서 및/또는 센서에 사용된 구조체를 포함하는 매트릭스 또는 스택 또는 적층된 매트릭스의 실시예들에서 구체화될 수 있다.
따라서, "국부적(local)"은 물품의 상세 또는 부분 구조체를 진정으로 칭하는데 사용되고, 따라서 거의 이와 같이 물품의 전체의 스케일 내에서, 국부적 대칭은 구조체의 이러한 부분의 개별적인 부분의 스케일에서 전역적 대칭을 포함하는 포개진 대칭들의 구조체들 내에서 또한 존재할 수 있다.
이 문맥에서 대칭은 대칭 요소에 의해 규정된 적어도 2개의 측면들에서 물체들의 대칭성을 나타내는데 사용된다. 표현 대칭 요소라는 것은, 도트, 축, 플레이트, 평면 및/또는 센서 구조체 서브-물체를 의미한다. 대칭 요소는 반드시 진정한 물체는 아니지만, 정의 대칭에 사용된 가상 물체 또는 위치일 수 있다.
특히 본 발명의 실시예들에 관한 문맥에서, 물품의 대칭의 차수는 특정 방식으로 대칭의 언급을 갖는 표현들을 칭한다.
따라서, 제 1 차 대칭은 단일 대칭 요소와 관련하여 그 일반적인 의미에서 대칭이 존재하는 것에 따른 물품에 대한 단지 하나의 대칭 요소가 존재하는 것을 의미한다. 유사한 방식으로, 2차 대칭은 그 일반적인 의미에서 대칭이 존재하는 것에 따른 물품에 대한 적어도 하나의 대칭 요소가 존재하지만, 대칭을 규정하는 2개 초과의 대칭 요소들은 없다는 것을 의미한다. 유사한 방식으로, 3차 대칭은 그 일반적인 의미에서 대칭이 규정되는 것에 따른 물품에 대한 적어도 하나의 대칭 요소가 존재하지만, 대칭을 규정하는 3개 초과의 대칭 요소들은 없다는 것을 의미한다. 유사한 방식으로, 4차 대칭은 그 일반적인 의미에서 대칭이 존재하는 것에 따른 물품에 대한 적어도 하나의 대칭 요소가 존재하지만, 5개 미만의 대칭 요소들에 의해 규정된 단지 대칭들만이 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
실시예들의 조합에 따르면, 대칭 요소는 대칭 차수를 가질 수 있다. 이는 또한 대응 실시예의 조합들에 대한 국부적 및/또는 전역적 대칭들에 대해 적용된다.
물체 또는 물품의 대칭 위치는 대칭 요소가 대칭 요소와 관련하여 대칭 부분들의 대칭이 존재하도록 대략 일치하는 대칭 중심이다. 대칭량은, 기하학적 측정, 기하학적 특징, 질량, 체적, 면적, 밀도, 수 또는 대칭 요소와 관련하여 대칭과 관련된 다른 양으로부터 선택될 수 있는 속성이고, 대칭의 차수에서 적용 가능한 대칭 요소와 관련하여, 동등한 양으로 표현된 적어도 2개의 유사하게 대칭량 속성이 존재한다. 대칭의 범주에서 양은 또한 미러형 대칭, 뿐만 아니라 구조체가 안티미러(anti-mirror) 대칭을 포함하는, 즉 물체가 미러 대칭인 것처럼 위치되지만 다른 피벗각에 의해 선택적 실시예에서 또는 사이클의 절반만큼 피벗되어 있는 이러한 대칭을 포함한다. 미러 대칭은 병진 대칭, 즉 대칭 요소에 의해 대칭인 부분이 대칭 요소와 관련하여 미러 대칭이기 때문에 미러 또는 안티미러 대칭 장소로부터 시프트되는 부분을 갖는 것으로 고려될 수 있다.
플레이트는 평면형 또는 본질적으로 평면형 물체인 것으로서 고려되지만, 물리적 평면에서 심지어 가상 플레이트를 포함하여, 따라서 물체들이 평면 또는 플레이트 상에 공통 특징들을 갖는 언급들을 위해 사용될 구성적인 용어로서 이와 같이 평면을 표현한다.
이하의 예시적인 실시예들의 상세한 설명에서, 이하에 지시된 바와 같은 도면들을 참조한다.
도 1은 종래의 가속도 감지를 위한 x 및/또는 y 방향 감응성 셀을 도시하는 도면.
도 2는 종래의 가속도 감지 셀을 위한 기계적 요소를 도시하는 도면.
도 3은 다른 종래의 가속도 감지 셀을 위한 기계적 요소를 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 하나의 기계적 시소 요소가 사용되는 종래의 가속도 센서 구조체를 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 한 쌍의 기계적 시소 요소들이 사용되는 종래의 센서 구조체를 도시하는 도면.
도 6은 X-방향에서 가속도 검출을 위한 용량성 전극들을 갖는 코움-구조 셀을 도시하는 도면.
도 7은 Y-방향에서 가속도 검출을 위한 용량성 전극들을 갖는 코움-구조 셀을 도시하는 도면.
도 8a 및 도 8b는 단일의 종래의 셀 및 센서 셀의 실시예를 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 상이한 보상 대칭성들을 위한 상이한 스프링 현수부들을 갖는 2개의 실시예들을 도시하는 도면.
도 10a 내지 도 10c는 X- 및/또는 Y-방향에서 검출을 위한 셀 매트릭스 구성들을 도시하는 도면.
도 11은 Z-방향 검출의 실시예를 도시하는 도면.
도 12는 대칭 Z-축 방향 센서 구조체가 단일 고정구를 갖는 기초 기판에 현수되어 있는 실시예를 도시하는 도면.
도 13은 도 12의 실시예의 다른 장점들을 도시하는 도면.
도 14는 단일 고정점을 갖는 다른 가능한 센서 구조체 구성을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3d 센서 구조체의 구성을 도시하는 도면.
도 16은 제안된 이중 차등 구조체로 행해진 시뮬레이션들의 결과들을 도시하는 도면.
도 17은 다른 가능한 센서 구조체 구성들을 도시하는 도면.
도 18은 구체화된 센서 구조체 구성들을 사용하는 가속도 센서들의 실시예를 도시하는 도면.
이하의 실시예들은 예시적이다. 명세서는 "일", "하나" 또는 "몇몇" 실시예(들)를 언급할 수도 있지만, 이는 각각의 이러한 언급이 동일한 실시예(들)이고, 또는 특징이 단지 단일의 실시예에 적용되는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 상이한 실시예들의 단일의 특징들은 다른 실시예들을 제공하도록 조합될 수도 있다.
본 발명의 특징들은 본 발명의 다양한 실시예들이 구현될 수 있는 센서 구조체들의 간단한 예들로 설명될 것이다. 단지 실시예들을 예시하기 위해 관련된 요소들만이 상세하게 설명된다. 본 발명의 방법들 및 디바이스들의 다양한 구현예들은 당 기술 분야의 숙련자에게 일반적으로 공지된 요소들을 포함하고, 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않을 수도 있다.
센서 구조체의 수단은 대응 구조체들 내에 배열된 스프링들, 바아들, 캐패시터 전극들, 고정구들, 고정구 기판들 및 축을 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예들에 따른 대칭성을 고려할 때, 수단은 도면들 및 이들의 설명에 이후에 나타낸 바와 같이 제 1 수단, 제 2 수단 등을 칭할 수도 있다.
실시예들의 문맥에서 용어 차등은, 예를 들어 차등 동작이, 감소 및 증가가 동일한 동작에 기인하도록 결합되는 제 1 위치에서 감소하는 제 1 양 및 제 2 위치에서 증가하는 제 2 양을 포함하는 것을 의미한다. 차등 검출시에 제 1 양 및 제 2 양의 모두는 동작의 검출 결과들을 생성하도록 검출된다.
이러한 구조체의 예는 각각 전위에 있는 2개의 전극들 및 접지 전위의 공통 전극을 갖는 캐패시터쌍이다. 전극들은 2개의 전극들이 축 주위에서 피벗할 때, 공통 접지 전극까지의 이들 전극들의 거리가 변화하고, 하나의 캐패시턴스가 증가하고 다른 캐패시턴스가 감소하도록 배열될 수 있다. 이러한 구성은 2개의 피벗 전극들에 공통인 강성 물체와의 기계적 결합이 행해질 때 성취된다.
실시예들의 문맥에서 용어 이중 차등은, 예를 들어 제 1 위치에서의 제 1 양 및 제 2 위치에서의 증가하는 제 2 양에 대해 차등의 문맥에서 설명된 바와 동일한 방식으로 거동하지만, 제 1 양과 제 2 양의 쌍에 대해 위상 시프트를 갖는 다른 상이하게 결합된 쌍의 양들, 즉 제 3 위치에서의 제 3 양 및 제 4 위치에서의 증가하는 제 4 양이 존재하는 것을 의미한다. 이중 차등 검출에서, 제 1 양, 제 2 양, 제 3 양 및 제 4 양은 검출된 동작으로부터 또는 그에 따라 상기 검출 가능한 양을 생성하기 위해 쌍들로 사용된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 캐패시턴스들 또는 이들의 유도물들은 제 1 및 제 2 양들 및 제 3 및 제 4 양들로서 인가될 수 있다. 캐패시턴스는 쌍-방식 양들의 예로서 사용되지만, 당 기술 분야의 숙련자는 차등 방식으로 그리고 또한 이중 차등 방식으로 서로로부터 의존하도록 배열될 수 있다는 것을 인지한다는 것이 주목된다. 예시적인 실시예에서, 위상 시프트는 180도인데, 즉 쌍들은 반대 위상에 있지만, 본 발명은 반드시 단지 이러한 위상 시프트들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 양들의 쌍들은 상기 양들에 의존하는 신호들을 생성하고 이중 차등 방식으로 신호들을 처리하기 위해 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 양들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 양들은 캐패시턴스들일 수 있고, 신호는 캐패시턴스들 또는 이들 중 적어도 하나에 대응하는 전기 신호일 수 있다. 신호는 구체화된 가속도 센서 구조체에 의한 가속도 또는 가속도의 성분의 결정에 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 예시적인 X 및 Y 방향 각각에서 가속도 검출을 위한 용량성 전극들을 갖는 코움-구조를 갖는 단일 셀들을 갖는 예시적인 센서 구조체들을 도시한다. 전압들을 제공하는 통상의 요소들, 뿐만 아니라 판독 전자 기기들은 명료화의 이유들로 도시되어 있지 않고, 당 기술 분야의 숙련자는 센서 구조체의 이러한 부분들을 구현하기 위한 방식들을 인지한다.
도 6 및 도 7은 검출 코움들 주위로 연장하는 프레임(602, 702)으로서 유효 질량을 도시한다. 검출 코움들은 정전극들(604P, 605N) 및 이동 전극들(603)을 포함한다. 사용 중에, 요소들은 양 또는 음의 전압을 갖고 접지에 대해 바이어스될 수도 있다. 문자 P는 여기서 접지에 관한 양전하를 칭하고, 문자 N은 접지에 관한 음전하를 나타낸다. 도면들에서, 전극들의 조직의 유형은 셀 구조체가 사용 중일 때, 조직화된 요소들의 전하의 예시적인 부호들을 지시한다. 몇몇 실시예들에서, 바이어스는 일 방향에서 사용된 각각의 가속도 성분 검출 셀에 대해 반드시 동일한 필요는 없는 전극 그룹 특정일 수 있다.
도 1에서와 같이, 물체의 표면에 고정되도록 고려될 수 있는 구조체들은 숫자 및 문자 조합 606, 607N, 607P에 의해 지시된다. 셀은 스프링(601, 701)으로 이동 프레임(602, 702)을 현수하기 위한 고정구(606)를 포함할 수 있다. 셀은 음 정전극들(605N)용 고정구(607N) 및/또는 양전극들(604P)용 고정구(606P)를 또한 포함할 수 있다. 본 명세서에는 특정 극성을 나타내는 것으로 지시되어 있지만, 고정구는 접지, 스프링들 및/또는 캐패시터 플레이트들로부터 적합한 부분에 절연될 수 있다.
세장형 고정구들(606)은 대칭축에 정렬되고 이들의 더 긴 제 1 방향에서 제 1 대칭 요소로서 동작하는 것으로 고려될 수 있다. 코움들 및/또는 이들의 각각의 고정구들(607N, 607P) 및 또한 스프링들은 대칭축에 대해 구조적 대칭 관계로 배열될 수 있다. 상기 제 1 방향에 수직인 방향을 갖는 대칭 요소들(606) 사이의 피치는 코움들 및/또는 고정구들(607N, 607P), 또한 스프링들을 위한 구조적 대칭을 위한 다른 제 2 대칭 요소로서 고려될 수 있다. 대칭들은 간단한 미러 대칭으로부터 안티미러, 미러, 회전 및/또는 병진 변형예의 동작 및/또는 전하에 의해 고려될 수 있는 것이 주목된다.
도 1에 도 6을 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 도 6의 셀 구조체는 X-방향에서 프레임(602)의 이동들을 위한 이중 차등 검출을 적용한다. 프레임이 이동할 때, 이동 전극들과 고정 전극들 사이의 거리가 변화하여, 검출 가능한 캐패시턴스들이 이에 따라 증가 및 감소한다. 이중 차등 검출의 제 1 양은 따라서 여기서 고정구 구조체(607N)로부터 연장하는 고정 음전하 전극들(605N)에 관련된 캐패시턴스들을 칭할 수 있고, 이동 전극들(603)의 부분은 이들 고정 전극들과 인터리빙된다. 제 2 양은 고정구 구조체(607P)로부터 연장하는 고정 양전하 전극들에 관련된 캐패시턴스를 칭할 수 있고, 이동 전극들(603)의 부분은 이들 고정 전극들과 인터리빙된다.
전술된 바와 같이, 차등 검출 결과는 제 1 양과 제 2 양의 캐패시턴스들의 측정들에 의해 결정될 수 있다. 센서 구조체의 변형들의 효과들을 제거하거나 완화하기 위해, 도 6의 셀 구조체는 2개의 차등 검출 요소들 사이의 보상 대칭을 이중 차등 검출에 제공하도록 배열된다. 제 1 쌍의 요소들은 이동의 제 1 차등 검출을 위한 제 1 양 및 제 2 양을 제공하고, 제 2 쌍은 동일한 이동의 이중 차등 검출을 위한 제 3 양 및 제 4 양을 제공한다. 보상 대칭을 위해, 제 1 쌍은 제 2 쌍에 대해 반대 위상으로 동작하도록 배열된다. 도 6에서, 제 3 양은 따라서 고정 음전하 전극들(608N)에 관련된 캐패시턴스들을 칭할 수도 있고, 이동 전극들(603)의 부분은 이들 고정 전극들과 인터리빙된다. 제 4 양은 고정 양전하 전극들(604P)에 관련된 캐패시턴스들을 칭할 수 있고, 이동 전극들(603)의 부분은 이들 고정 전극들과 인터리빙된다.
반대 위상은 이 문맥에서 프레임의 하나의 검출된 이동이 하나의 쌍 내의 감소량 및 다른 쌍 내의 증가량에 동시에 영향을 미치도록 제 1 및 제 2 쌍이 위치되는 것을 의미한다. 이는 제 1 위치에서 제 1 양의 감소 및 제 2 위치에서의 제 2 양의 결합된 증가가 제 2 쌍의 제 3 및 제 4 양들의 대칭 위치설정에 기인하여, 구성 요소들의 변위에 의해 방해되면, 역방향 변위가 제 2 쌍에 야기되고 변위의 효과가 적어도 부분적으로 제거된다는 것을 의미한다.
도 6은 센서 구조체가 X-방향에서 검출을 위해 배향되는 이중 차등 검출의 예시적인 구현을 도시하고, 도 7은 센서 구조체가 Y-방향에서의 검출을 위해 배향되는 이중 차등 검출의 예시적인 구현을 도시한다.
도 6 및 도 7의 셀들은 X 및/또는 Y-방향에서의 가속도 성분들의 검출을 위해 적합하다. 따라서, 이들 단축 셀들의 각각은 각각의 가속도 성분을 검출하기 위해 적절한 위치로 셀을 배열함으로써, 일방향 가속도 성분(X 또는 Y)에 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이들 셀들은 XY-평면에서 가속도 성분들을 검출하기 위해 쌍들로 또한 사용될 수 있다. X-방향 셀의 구조는 Y-방향 셀에 대해 동일할 수 있지만, X-방향 셀은 평면에서 Y-방향 셀과 관련하여 90도 피벗될 수도 있다. 그러나, 도 6 및 도 7의 셀들은 또한 셀 매트릭스를 형성하는데 사용될 수 있다. 매트릭스가 단지 하나의 유형의 셀들, 즉 X- 또는 Y-방향 셀들만을 포함할 때, 매트릭스는 일종의 가속도 성분들을 검출하는 것이 가능하다. 매트릭스는 또한 각각의 배향들로 양 유형들의 셀들을 매트릭스 내에 포함함으로써 평면 내의 가속도의 X- 및 Y-방향 성분들을 검출하는 것이 가능하도록 배열될 수 있다. 단축 검출을 위해, 모든 셀들은 동일한 X 또는 Y-방향 유형 셀들일 수 있지만, 양축 검출을 위해 셀들 중 적어도 하나는 셀들의 나머지와는 다른 유형이어야 한다.
데카르트 XYZ-표기법은 단지 예시의 목적들로 사용된다. 검출 방향들은 회전 상태 및 병진 상태들을 포함하는 센서의 위치 및 동적 상태와 함께 지시된 예들과는 상이할 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 8b의 센서 셀의 실시예에 도 8a의 단일의 종래의 셀을 비교함으로써 본 발명의 장점들을 도시한다. 수평 화살표 A로 지시된 방향에서, 도 8a 및 도 8b의 양 셀들은 유사한 방식으로 신호들 또는 신호 성분들을 제공한다. 예를 들어, 지지 기판의 변형에 기인하여, 검출 프레임은 도면들에 도시된 바와 같이 변위되는데, 즉 대칭축 아래의 전극들은 축 위의 전극들보다 더 인터리빙하는 경향이 있는 것으로 가정한다. 이러한 변위는 상부 전극들의 캐패시턴스를 감소시키고, 반면에 하부 전극들의 캐패시턴스는 증가한다. 도 8a 및 도 8b의 예에서, N은 대칭축(S) 아래의 음 캐패시터 전극들을 국부적으로 나타내는데 사용되고, P는 대칭축(S) 아래의 양 캐패시터 전극들이고, n은 대칭축(S) 위의 음 캐패시터 전극들이고, p는 대칭축(S) 위의 양 캐패시터 전극들이다.
도 8a에서, 센서 구조체는 전극들(P, n)을 포함하고, 출력 신호는 전극들(P, n)로 생성된 캐패시턴스들의 변화들에 따라 차등적으로 대응한다. 도 8b에서, 구조체는 전극들(P, N, p, n)을 포함하고, 출력 신호는 전극들(P, N, p, n)로 생성된 캐패시턴스들의 변화들에 이중 차등적으로 대응한다.
도 8a의 구조체의 도시된 오정렬은 오프셋 에러 신호를 생성하는 것을 용이하게 볼 수 있다.
Figure 112019021383832-pat00001
그러나, 도 8b의 구성에서, 에러는 소멸한다.
Figure 112019021383832-pat00002
이는 보상 구조체 대칭과 조합하여 이중 차등 검출로부터 발생한다. 제 1 쌍의 전극들(N,p) 및 제 2 쌍의 전극들(P,n)은 프레임의 검출된 이동이 제 1 쌍의 N 및 제 2 쌍의 P, 뿐만 아니라 제 1 쌍의 p 및 제 2 쌍의 n에 유사한 효과를 갖도록 위치된다. 발생된 단일 캐패시턴스들이 프레임 및 전극들의 원하지 않는 변위에 의해 방해될 수 있더라도, 대칭 위치설정에 기인하여, 유사하지만 역 방해가 쌍들의 모두에 발생된다. 이중 차등 검출이 사용되기 때문에, 잠재적 오프셋 에러가 따라서 효과적으로 보상된다.
도 9a 및 도 9b는 상이한 보상 대칭들을 위한 상이한 스프링 서스펜션들을 갖는 센서 구조체들의 2개의 실시예들을 도시한다. 도 9b의 미러 방향 조립된 스프링들은 도 9a의 비-미러 방향 배향된 실시예에서와 같이 교차-축 에러들에 덜 민감하다. 그러나, 도 9a의 실시예들은 이러한 감도가 덜 중요한 용례들에 사용될 수 있다. 본 발명의 선택적 실시예에서, 교차-축 에러의 중요성은 X 및/또는 Y 셀들의 매트릭스 내의 양 유형 스프링 대칭들을 포함함으로써 추정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 중간 고정구들은 서로로부터 분리될 수 있고 또는 중간 고정구들은 서로 기계적으로 연결될 수 있다.
전술된 바와 같이, 단일 셀들은 셀 매트릭스를 제공하도록 조합될 수 있다. 도 10a는 X-방향에서의 검출을 위한 셀들(X1, X2)(이후: X-셀) 및 Y-방향에서의 검출을 위한 셀들(Y1, Y2)(이후: Y-셀)을 포함하는 센서 구조체 매트릭스 구성을 도시한다. 도 10b 및 도 10c는 X- 및 Y-방향에서의 검출을 위한 센서 구조체 매트릭스들의 2개의 예시적인 구성들(이후: XY-셀)을 도시한다. XY-셀은 보상 이중 대칭을 갖는 이중 차등 구조를 가질 수 있다. 도 10b의 셀 매트릭스에서, 각각의 개별 셀들은 보상 대칭으로 구현된다. 도 10c의 셀 매트릭스에서, 개별 셀들은 보상 대칭 없이 구현되지만, 셀들은 원하는 보상 대칭이 성취되도록 하는 위치들로 셀 매트릭스 내에 배열된다.
도 11은 이중 검출 및 보상 대칭이 Z-방향에서 가속도들의 검출에 적용되는 센서 구조체의 실시예를 도시한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 요소들(Z1, Z2)은 도 2 및 도 3과 함께 설명된 바와 같이, 차등 시소 구조체로서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이들(Z1, Z2)은 에러 보상 이중 차등 구조체를 구현하도록 상호 위치될 수 있다. 전술된 바와 같이, Z-방향 가속도 검출에서, 기계적 시소 검증 질량체들은 전극 영역들을 구비할 수 있다. 전극 영역들은 전극 영역들과 고정 전극들 사이의 거리에 따라 변하는 캐패시턴스들을 제공하기 위해 고정 전극들과 상호 작용하도록 배열될 수 있다. 도 11의 예에서, 이중 차등 검출은 Z1의 양전극(114P) 및 음전극(114N) 및 Z2의 양전극(115P) 및 음전극(115N)의 캐패시턴스들을 조합함으로써 구현된다. 가속도 출력은 캐패시턴스들에 대응하도록 배열될 수 있다.
Figure 112019021383832-pat00003
도 11에 도시된 바와 같이, Z1 및 Z2의 질량 분포들은 Z1 및 Z2가 반대 위상으로 작동하도록 유리하게 배열된다. 따라서 Z-방향의 구조체의 가속도는 Z1을 일 방향에서 경사지게 하고 Z2를 다른 방향에서 경사지게 한다. 접지 전극이 전극들 위로 연장하면, 접지 전극들을 지지하는 기판의 변형은 접지 전극까지의 전극(114N)의 거리가 증가하는 동시에 접지 전극까지의 전극(114P)의 거리가 감소하도록 구성을 변위할 수 있다. 따라서, 변위는 고유적으로 114N의 캐패시턴스를 위해 측정된 값들을 감소시키고 114P의 캐패시턴스를 위해 측정된 값들을 증가시킨다. 변형은 동일한 것이 115P 및 115N의 거리들 및 캐패시턴스들에 유효하도록, 즉 변위는 115P의 캐패시턴스를 위해 측정된 값들을 감소시키고 115N의 캐패시턴스를 위해 측정된 값들을 동시에 증가시키도록 유사한 방식으로 요소들을 경사지게 한다. 가속도 출력에서, 구성에서 변위들로부터 발생하는 이들 에러들은 전극들의 점 대칭 위치설정에 의해 서로 상쇄된다는 것을 이제 알 수 있다.
+ 및 - 부호들로 도 11에 지시된 양 캐패시터 전극들에 대한 공통 접지 전극이 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 접지 전위용 전극들은 분리되고 심지어 바이어스될 수 있다.
도 12는 센서 구조체의 다른 실시예를 도시하고, 여기서 대칭 Z-축 방향 센서 구조체는 단일의 고정구(120)로 기초 기판에 현수된다. 고정부는 회전 스프링(122)으로 본질적으로 강성 지지 구조체(121)와 함께 연장할 수 있다. 요소들(Z1, Z2)은 회전 스프링들에 연결되고, 도 11에 개시된 바와 같이 스프링들의 축 주위로 피벗하거나 회전할 수 있다. 이중 차등 검출 및 보상 대칭을 성취하기 위해, 요소들(Z1, Z2)은 고정구(120)의 고정점과 관련하여 점 대칭이다. 이 단일점 고정은 고정부를 지지 기판의 변형들에 더욱 더 민감하게 한다. 이 추가의 장점은 도 13에 더 상세히 도시되어 있다.
도 13은 센서 구조체를 지지하는 기판이 예를 들어 열 응력들에 기인하여 비틀려 있는 3개의 상이한 상황들 A, B 및 C를 도시한다. 경우들 A 및 B에서, 이전의 실시예들의 이중 차등 센서 구조체는 도 12에 개시된 바와 같이 하나의 고정구를 통해 기판에 연결된다. 경우 A는 고정점이 기판의 전역 대칭점에 위치되는 상황을 예시한다. 기판이 비틀릴 때, 즉 기판의 단부가 상이한 방향들에서 회전될 때, 전역 대칭점은 변위되지 않고, 어떠한 오프셋 에러도 비틀림에 의해 발생되지 않는다. 경우 B는 고정점 위치가 기판의 전역 대칭점에서 일탈되어 있는 상황을 예시한다. 기판이 비틀릴 때, 요소들(Z1, Z2)을 포함하는 구조체는 경사지고, 오프셋 에러가 생성된다. 그러나, 전술된 바와 같이, 이 에러는 이중 차등 검출의 보상 대칭에 의해 제거된다. 경우 C는 양 요소들(Z1, Z2)이 기판에 개별적으로 고정되는 상황을 예시한다. 기판이 비틀릴 때, 구조체는 Z1의 고정구 하에 그리고 Z2의 고정구 하에서 상이하게 이동한다.
도 14는 단일의 고정점(140)을 갖는 요소들(Z1, Z2)의 다른 가능한 센서 구조체 구성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3d 센서 구조체를 위한 구성을 도시한다. 센서 구조체는 본 발명의 몇몇 이전의 실시예에 따른 X- 및 Y-셀들과, 이들 사이의 위치에 배열된 Z-셀을 포함할 수 있다. 도 14에 개시된 바와 같이, Z1 및 Z2의 치수들은 유리하게는 X-방향에서 X- 및 Y-셀들의 외부 단부들로 줄곧, X- 및 Y-셀들의 Y-치수들을 지나 연장하도록 센서 구조체의 X-Y-평면 내에서 계속될 수 있다. 대향하는 요소들(Z1, Z2)의 질량들의 증가는 Z-방향에서의 더 높은 감도를 야기한다. 이 더 높은 감도는 콤팩트한 방식으로 도시된 구성 및 공간의 최소 사용에 의해 얻어질 수 있다.
도 16은 보상 이중 차등 구조체로 행해진 시뮬레이션들의 결과들을 도시한다. 도 16의 하부 부분에 도시된 시뮬레이션 출력은 센서 요소 내의 토크들 및 이들의 변형 효과들이 X 및 Y-좌표 도면이 지시하는 바와 같이 제거될 수 있다는 것을 지시한다.
도 17은 본 출원 명세서에서 전술된 표기법들을 사용하여 센서 구조체 매트릭스들의 다른 실시예들을 도시한다. 문자 S는 XY 및/또는 Z 문자들에 의해 지시된 이중 차등 셀들 및/또는 시소들을 포함하는 센서 구조체의 사용의 예들을 기호화하여, 3d-가속도 성분 검출을 위한 데카르트 좌표계를 예시한다.
도 18은 구체화된 센서 구조체(S)를 사용하는 가속도 센서들의 실시예들을 도시한다. 문자 S는 센서 또는 센서 구조체를 나타낸다. 문자 M은 상기 구체화된 센서 또는 센서 구조체를 포함하는 매트릭스를 나타낸다. 예로서 일 유형의 4개의 센서들이 일 위치에 지시되어 있고 상이한 유형의 2개의 센서들이 다른 위치에 지시되어 있지만, 센서들의 수 또는 이들의 유형들(X, Y, Z 또는 이들의 조합)은 지시된 예에만 한정되는 것은 아니다. 문자 D는 상기 구체화된 바와 같은 센서 또는 센서 구조체 매트릭스를 포함하는 디바이스를 나타낸다. 예로서 일 유형의 4개의 센서들, 즉 일 위치에 3개가 다른 위치에 상이한 유형의 하나의 센서가 있지만, 센서들의 수 또는 이들의 유형은 단지 지시된 예에 한정되는 것은 아니다. 디바이스 내의 센서 매트릭스들의 수 및/또는 위치들은 단지 도시된 예들에 한정되는 것은 아니다. 문자 조합 Ar은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스 D 및/또는 디바이스 G의 적어도 하나의 구체화된 센서 구조체를 포함하는(디바이스들 D 및 G) 장치 또는 시스템을 나타낸다. 몇몇 실시예들에서 문자들 S 및 M의 위치는 다양한 실시예에서의 센서 구조체들이 그 가속도가 센서 구조체로 모니터링되는 마스터링 디바이스의 위치에 독립적으로 작동될 수 있다.

Claims (10)

  1. 평면형 구조체의 센서 셀들(X1, X2, Y1, Y2)을 포함하는 센서 구조체 매트릭스로서,
    각각의 센서 셀(X1, X2, Y1, Y2)은 용량성 검출 코움들 및 공통 평면에서 상기 센서 셀의 용량성 검출 코움들 주위로 연장하고 상기 공통 평면을 따라 이동하도록 현수된 프레임을 포함하고, 상기 용량성 검출 코움들의 이동 전극들이 상기 공통 평면을 따라 상기 프레임과 함께 이동하도록 결합되고,
    상기 센서 셀들(X1, X2, Y1, Y2)은 상기 공통 평면에 정렬된 평면 내 방향들에서 가속도 성분들을 검출하도록 상기 공통 평면내로 배열되고,
    한 쌍의 센서 셀들(X1, X2)은 제 1 평면 내 방향을 따라 가속도 성분들을 감지하도록 배열되고,
    다른 쌍의 센서 셀들(Y1, Y2)은 제 2 평면 내 방향을 따라 가속도 성분들을 감지하도록 배열되고, 상기 제 2 평면 내 방향은 상기 제 1 평면 내 방향에 대해서 수직이며,
    상기 센서 셀들의 쌍들은 상기 센서 구조체 매트릭스의 공통 평면에 보상 대칭을 제공하도록 배치되는, 센서 구조체 매트릭스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 셀들(X1, X2, Y1, Y2)의 각각이 또한 보상 대칭으로 구현되는, 센서 구조체 매트릭스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 셀들(X1, X2, Y1, Y2)은 보상 대칭없이 구현되는, 센서 구조체 매트릭스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 셀들(X1, X2, Y1, Y2)은 2×2의 매트릭스로 배열되고, 상기 2×2의 매트릭스에서 각각의 센서 셀들의 쌍에서 센서 셀들은 십자형 위치를 차지하는, 센서 구조체 매트릭스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 센서 구조체를 포함하는 가속도 센서.
  6. 제 5 항에 따른 가속도 센서를 포함하는 디바이스(D)로서,
    차량, 의복, 신발, 포인터, 나침반, 저울, 지진계, 네비게이터, 모바일 디바이스, 기계적 모터, 유압 모터, 전기 모터, 발전기, 베어링 모듈, 원심분리기 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스.
  7. 제 6 항에 따른 적어도 하나의 디바이스를 포함하는, 시스템.
  8. 가속도 검출을 위한 센서 셀로서,
    공통 평면 내의 적어도 4개의 용량성 검출 코움들로서, 상기 용량성 검출 코움들은 고정 전극들 및 이동 전극들을 포함하는, 상기 적어도 4개의 용량성 검출 코움들;
    상기 공통 평면에서 상기 용량성 검출 코움들 주위로 연장하는 프레임;
    고정구 구조체; 및
    상기 고정구 구조체로부터 상기 프레임을 현수시키고 상기 공통 평면에서 상기 프레임의 선형 이동을 가능하게 하는 스프링;을 포함하고,
    상기 적어도 4개의 용량성 검출 코움들의 이동 전극들은 상기 프레임과 함께 이동하도록 결합되고,
    상기 4개의 용량성 검출 코움들은 상기 프레임의 선형 이동과 평행한 제 1 대칭축 및 상기 제 1 대칭축에 수직인 제 2 대칭축에 대하여 구조적 대칭으로 배치되고;
    상기 4개의 용량성 검출 코움들은 보상 대칭으로 쌍들로 배열되되, 각각의 쌍의 용량성 검출 코움들이 상기 제 1 대칭축 및 제 2 대칭축에 대해 십자형 위치를 차지하고, 또한, 한 방향으로의 상기 프레임의 변위가 제 1 쌍의 용량성 검출 코움들의 캐패시턴스를 증가시키고 제 2 쌍의 용량성 검출 코움들의 캐패시턴스를 감소시키며,
    상기 센서 셀의 출력 신호는 상기 제 1 쌍의 용량성 검출 코움들과 상기 제 2 쌍의 용량성 검출 코움들로 생성된 캐패시턴스와 이중 차등으로 대응하는, 센서 셀.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 쌍의 용량성 검출 코움들은 양의 전압으로 바이어스되고, 상기 제 2 쌍의 용량성 검출 코움들은 음의 전압으로 바이어스되는, 센서 셀.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 센서 셀의 이중 차등 출력 신호는 상기 제 2 쌍의 용량성 검출 코움들의 합과 상기 제 1 쌍의 용량성 검출 코움들의 캐패시턴스들의 합의 차이인, 센서 셀.
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