具有分開(kāi)的、電絕緣的活動(dòng)結(jié)構(gòu)的微機(jī)械組件以及用于運(yùn)作這種組件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微機(jī)械的組件，該組件包括基板和活動(dòng)結(jié)構(gòu)，該活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)于基板而言至少以一個(gè)方向偏移并且具有至少一個(gè)第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域能夠?qū)щ姴⑶已刂谝惠S物理剛性地彼此連接并且通過(guò)絕緣區(qū)域相互電絕緣。根據(jù)一種用于運(yùn)作該組件的方法在第一區(qū)域和第二區(qū)域上施加不同的電勢(shì)，其中能夠探測(cè)通過(guò)活動(dòng)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)而產(chǎn)生的電荷或電容變化。
【專利說(shuō)明】
具有分開(kāi)的、電絕緣的活動(dòng)結(jié)構(gòu)的微機(jī)械組件以及用于運(yùn)作 這種組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種組件，特別是微機(jī)械的、微機(jī)電的（MEMS)組件或微光電子機(jī)械 (MO-EMS)的組件，該組件具有分開(kāi)的、電絕緣的活動(dòng)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微機(jī)電組件(MEMS)或微光電子機(jī)械組件(M0-EMS)通常包括了活動(dòng)結(jié)構(gòu)（akt i ve Strukturen)，活動(dòng)結(jié)構(gòu)"在此特別理解為移動(dòng)式結(jié)構(gòu)或具有同樣移動(dòng)式以及光學(xué)的組件 (例如:動(dòng)鏡）的結(jié)構(gòu)。"活動(dòng)區(qū)域"的概念表示出組件的一個(gè)區(qū)域或空間，活動(dòng)結(jié)構(gòu)處在該區(qū) 域或空間中或者在該區(qū)域或空間中移動(dòng)。
[0003] 像是加速計(jì)以及陀螺儀這樣的微機(jī)械傳感器是基于機(jī)械振蕩器的作用的，即，是 基于活動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的，在這樣的微機(jī)械傳感器的情況下，通過(guò)組件的在活動(dòng)結(jié)構(gòu)處的移 動(dòng)電極以及固定電極既可以實(shí)現(xiàn)振蕩器的驅(qū)動(dòng)又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于振蕩器的偏移 (Auslenkung)的探測(cè)。為此基本上存在兩種可能性。
[0004] 在直流電法(DC-Verf ahren)的情況下該移動(dòng)式結(jié)構(gòu)是接地的。為了驅(qū)動(dòng)以及探測(cè) 功能而使用了分開(kāi)的電極，其中驅(qū)動(dòng)功能必須顧及到驅(qū)動(dòng)力與施加的電壓之間的平方關(guān) 系。探測(cè)功能或者基于對(duì)以直流電壓預(yù)加載的電極上的電荷轉(zhuǎn)移的測(cè)量或者基于對(duì)探測(cè)電 極的電容的測(cè)量。在第一種情況下，由于在例如恒定的加速中在加速計(jì)中得出的頻率情況 下電荷漂移為零，而不能夠執(zhí)行探測(cè)，在第二種情況下，會(huì)連帶測(cè)量到干擾性的電容，這減 小了可達(dá)到的精確度。
[0005] 載波頻率法中，移動(dòng)式結(jié)構(gòu)位于電荷放大器的輸入端處并因此虛接地。電荷放大 器提供了探測(cè)信號(hào)。為了驅(qū)動(dòng)和探測(cè)而使用到同一個(gè)電極，其中驅(qū)動(dòng)和探測(cè)是分開(kāi)實(shí)現(xiàn)的， 例如通過(guò)時(shí)分復(fù)用為兩個(gè)階段。在驅(qū)動(dòng)階段中施加直流電壓，而在探測(cè)階段中則在電極上 施加具有載波頻率的電壓。載波頻率在最簡(jiǎn)單的情況下能夠包含定義的電壓躍變并且在移 動(dòng)的電極處引起取決于偏移的電荷轉(zhuǎn)移，該電荷轉(zhuǎn)移隨后通過(guò)電荷放大器而探測(cè)出。在此 可能出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與探測(cè)之間的干擾性的相互作用。在具有多種自由度的傳感器的情況下，例 如陀螺儀或具有雙振蕩器的傳感器，使用復(fù)雜的時(shí)分復(fù)用法可能是必要的，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì) 于多個(gè)單獨(dú)的探測(cè)信號(hào)的分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此本發(fā)明的目的在于，提出一種克服了可能的驅(qū)動(dòng)和探測(cè)法的上述缺點(diǎn)的微機(jī) 械組件，以及提出一種用于運(yùn)作這種組件的方法。此外，本發(fā)明的目的還在于，提出一種組 件或一種方法，其中能夠?qū)崿F(xiàn)在驅(qū)動(dòng)和組件工作頻率探測(cè)中的自混合功能。
[0007]該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題而達(dá)到。優(yōu)選的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中得 出。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的組件和根據(jù)本發(fā)明的方法的多種實(shí)施方式在下文中參照附圖進(jìn)一 步說(shuō)明。其中相同的部件以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。此外，只要沒(méi)有相反的描述，所示出的實(shí) 施方式的部件也能夠任意地相互組合。
[0009] 圖IA示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的組件的橫截面。
[0010] 圖IB示出了在圖IA中的組件的結(jié)構(gòu)層上的俯視圖。
[0011] 圖2示出了組件的第一種實(shí)施方式的活動(dòng)結(jié)構(gòu)和附屬的固定電極的俯視圖。
[0012] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的第一種實(shí)施方式的電極布置和這些電極的電氣配 置的示意圖；
[0013] 圖4示出了作為浸入式梳狀電極的第一種實(shí)施方式的電極的示例性設(shè)計(jì)方案；
[0014] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的第二種實(shí)施方式的電極布置和這些電極的電氣配 置的示意圖；
[0015] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的第三種實(shí)施方式的電極布置和這些電極的電氣配 置的示意圖；
[0016] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的組件的第四種實(shí)施方式的電極布置和這些電極的電氣配 置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1示出了通過(guò)按照一種實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的組件1的橫截面圖。該組件1包 括了第一基板11、第一絕緣層12、結(jié)構(gòu)層13和第二絕緣層14及第二基板15。此外，該組件1還 能夠包括覆蓋層16、施加在該結(jié)構(gòu)層13上的接觸面17、與接觸面17連接的觸點(diǎn)18以及第二 覆蓋層19。
[0018] 概念"基板"描述的是僅由一種材料組成的構(gòu)造，例如硅片或玻璃片，不過(guò)該構(gòu)造 也可以包含由多個(gè)層以及多種材料組成的復(fù)合體。因此該第一基板11和/或第二基板15能 夠是完全導(dǎo)電的、僅局部導(dǎo)電的或者由一種或多種電絕緣的材料組成。在第一基板11由電 絕緣的材料組成的情況下，也可以不存在第一絕緣層12。同樣，如果第二基板15由不導(dǎo)電的 材料組成，則也能夠省去第二絕緣層14。
[0019] 概念"結(jié)構(gòu)層"描述的也是僅由一種材料組成的構(gòu)造，例如硅層，然而只要該結(jié)構(gòu) 層13的至少一個(gè)區(qū)域是能夠?qū)щ姷模摌?gòu)造也可以包含由多個(gè)層以及多種材料組成的復(fù)合 體。該結(jié)構(gòu)層13的能夠?qū)щ姷膮^(qū)域?qū)崿F(xiàn)了在結(jié)構(gòu)層13的預(yù)設(shè)區(qū)域處的電勢(shì)的施加或讀出。 優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)層13是能夠完全導(dǎo)電的。
[0020] 設(shè)置在第二基板15的相反于結(jié)構(gòu)層13的表面上的第一覆蓋層16以及設(shè)置在第一 基板11的相反于結(jié)構(gòu)層13的表面上的第二覆蓋層19能夠由同一種材料形成，例如由金屬組 成，或者由不同材料組成。這些覆蓋層能夠用于屏蔽組件1的有效區(qū)域，使其不受外部的電 場(chǎng)或環(huán)境影響，例如濕氣。此外，這些屏蔽層還能夠用作提供在第一基板11或在第二基板15 上定義的電勢(shì)。盡管如此，第一覆蓋層16和第二覆蓋層19是可選的。
[0021] 第一接觸面17由導(dǎo)電的材料形成并且用于提供或讀出（探測(cè))在結(jié)構(gòu)層13的特定 區(qū)域上的電勢(shì)。正如圖IA所示出的，能夠借助于導(dǎo)線18來(lái)接觸該接觸面17,然而其他用于制 造電接觸的方法也是可能的。
[0022I 在結(jié)構(gòu)層13中構(gòu)造活動(dòng)結(jié)構(gòu)20,該活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠在一個(gè)活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)以至少一個(gè) 方向移動(dòng)。該活動(dòng)區(qū)域21例如通過(guò)第一凹處111以及第二凹處151實(shí)現(xiàn)，第一凹處構(gòu)造在第 一基板11的面向結(jié)構(gòu)層的表面中，該第二凹處則在第二基板15的面向結(jié)構(gòu)層13的表面中構(gòu) 造?；顒?dòng)結(jié)構(gòu)20包括至少一個(gè)第一區(qū)域22和第二區(qū)域23,第一區(qū)域和第二區(qū)域分別能導(dǎo)電 并且沿著第一軸彼此物理剛性地連接。第一區(qū)域22和第二區(qū)域23在此通過(guò)絕緣區(qū)域24而相 互電絕緣。絕緣區(qū)域24在此經(jīng)結(jié)構(gòu)層13的整個(gè)深度延伸，這意味著該絕緣區(qū)域從結(jié)構(gòu)層13 的第一表面131貫穿地延伸至結(jié)構(gòu)層13的第二表面132。第一表面131在此面向第一基板11， 而第二表面132則面向第二基板15。絕緣區(qū)域24能夠例如通過(guò)絕緣材料而實(shí)現(xiàn)并且能夠既 在俯視面又在橫截面中任意地設(shè)置并且能具有任意的形狀。這意味著，絕緣區(qū)域24能夠在 俯視面中例如直線或彎曲地延伸并且在橫截面中垂直于第一表面131和第二表面132或以 定義的角度朝向這些表面直線地或彎曲地延伸。此外，只要確保結(jié)構(gòu)層13的第一區(qū)域22與 第二區(qū)域23完全絕緣，絕緣區(qū)域24的寬度就同樣地能夠在橫截面中變化。
[0023] 在圖IB中示出了圖IA中的組件1的結(jié)構(gòu)層的俯視圖，其中通過(guò)線A-A標(biāo)示出在圖IA 中所示出的截面。如圖IB中能夠看出的，截面A-A沿著組件1的第一軸而延伸，該第一軸與X 軸相應(yīng)。在圖IB中示出了結(jié)構(gòu)層13以及位于其下方的第一基板11和第一絕緣層12的區(qū)域。 活動(dòng)結(jié)構(gòu)20借助于彈簧25和26與結(jié)構(gòu)層13的接觸區(qū)域27和28連接，其中接觸區(qū)域27和28與 第一基板11固定連接并且至少在局部區(qū)域內(nèi)也與第二基板15固定連接?；顒?dòng)結(jié)構(gòu)20的第一 區(qū)域22通過(guò)第一彈簧25與結(jié)構(gòu)層13的第一接觸區(qū)域27連接，而活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的第二區(qū)域23則 通過(guò)第二彈簧26與結(jié)構(gòu)層13的第二接觸區(qū)域28連接。第一彈簧25和第二彈簧26允許了活動(dòng) 結(jié)構(gòu)20至少沿著第一軸（即在X方向上）的移動(dòng)，然而其中活動(dòng)結(jié)構(gòu)20也能在三維空間中沿 著第二軸和/或沿著第三軸移動(dòng)，例如以Y方向或以Z方向。在此，各個(gè)軸能夠分別互相垂直 或者也能夠相互具有其他角度。組件1另外還具有其他電極31、32、33和34,這些電極剛性地 與第一基板11連接和/或與第二基板15連接并且用作激勵(lì)電極、讀出電極或復(fù)位電極。這些 電極這樣設(shè)置，即，使得這些電極伸入到組件1的活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)并且通過(guò)在下文中將更詳細(xì) 說(shuō)明的活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的特定區(qū)域構(gòu)成電容。
[0024] 圖2以俯視圖示出了組件的第一種實(shí)施方式的活動(dòng)結(jié)構(gòu)和附屬的固定的電極，其 中為了更好理解，除了活動(dòng)結(jié)構(gòu)20以外也示出了第一彈簧25和第二彈簧26以及第一接觸區(qū) 域27和第二接觸區(qū)域28,如圖IB中所示。然而活動(dòng)結(jié)構(gòu)20和與其連接的結(jié)構(gòu)層13的區(qū)域的 視圖相對(duì)于圖IB的視圖旋轉(zhuǎn)了90°。按照根據(jù)本發(fā)明的組件的第一種實(shí)施方式，活動(dòng)結(jié)構(gòu)20 包括第一區(qū)域22和第二區(qū)域23,這些區(qū)域通過(guò)絕緣區(qū)域24而彼此電絕緣。此外，活動(dòng)結(jié)構(gòu)20 還包括了第一電極221、第二電極222、第三電極231和第四電極232。第一電極221設(shè)置在第 一區(qū)域22內(nèi)并且從該區(qū)域出發(fā)以第一方向沿著第二軸（即Y軸)延伸。第二電極222同樣地設(shè) 置在第一區(qū)域22內(nèi)，然而從該區(qū)域出發(fā)卻以第二方向沿著第二軸延伸。第二方向就此相反 于第一方向延伸。第二軸（即Y軸）垂直于第一軸（即X軸）。第三電極231和第四電極232設(shè)置 在第二區(qū)域23內(nèi)，其中第三電極從第二區(qū)域23出發(fā)以第一方向沿著第二軸延伸，并且第四 電極從第二區(qū)域23出發(fā)以第二方向沿著第二軸延伸。
[0025] 根據(jù)第一種實(shí)施方式，組件1另外還包括第五電極41，該第五電極與第一基板11 和/或與第二基板15固定連接并且自身從該基板出發(fā)以第二方向沿著第二軸延伸至活動(dòng)區(qū) 域21內(nèi)，其中第五電極41設(shè)置在第一電極221和第三電極231之間。此外，該組件1還能夠具 有第六電極51，該第六電極與第一基板11和/或與第二基板15固定連接并且自身從該基板 出發(fā)以第一方向沿著第二軸向活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)延伸并且設(shè)置在第二電極222和第四電極232 之間。因此第五電極41和第六電極51在某種程度上與在圖IB中所示出的電極32或電極33相 應(yīng)，其中這些電極不同于在圖IB示出的實(shí)施方式地實(shí)施和設(shè)置。
[0026] 圖3示意性示出了在圖2中所示出的結(jié)構(gòu)作為根據(jù)本發(fā)明的組件和根據(jù)本發(fā)明的 用于運(yùn)作這樣的組件的第一種實(shí)施方式中的電極布置以及電極的電氣配置。因此在圖3中 能夠看出活動(dòng)結(jié)構(gòu)20及第五電極41和第六電極51，其中活動(dòng)結(jié)構(gòu)20僅通過(guò)第一電極221、第 二電極222、第三電極231和第四電極232以及絕緣區(qū)域24而示出。正如在圖2已經(jīng)示出的，該 活動(dòng)結(jié)構(gòu)以機(jī)械彈性移動(dòng)的方式安裝，從而使活動(dòng)結(jié)構(gòu)以及因此使第一電極至第四電極 221至232能夠沿著第一軸（即X軸)移動(dòng)，這通過(guò)箭頭而表示出。通過(guò)在圖2中示出的能夠?qū)?電的彈簧25和26以及附屬的接觸區(qū)域27和28能夠在電極221至232上施加既定的電勢(shì)。
[0027] 在用于運(yùn)作組件1的方法的第一種實(shí)施方式中，在第一電極221和第二電極222上， 即在第一區(qū)域22上，施加第一電壓U〇,該第一電壓是直流電壓。在第三電極231和第四電極 232上，即在第二區(qū)域23上，施加負(fù)的第一電壓，即-U0。因此第一電極221和第五電極41形成 了第一部分電容Ci，而第三電極231和第五電極41則形成了第二部分電容C2。部分電容Ci和 C2感生在第五電極41上的電荷Q，其中適用：
[0028] Q = Ci*U〇-C2*Uo =(Ci-C2)^Uo (1)〇
[0029] 第五電極41與電荷放大器60連接，該電荷放大器包括運(yùn)算放大器61和反饋電容 62。該電荷放大器60將第五電極41上感生的電荷Q轉(zhuǎn)換為能夠在第一輸出端70處量取的電 壓。因此第五電極41用作讀出電極，其中讀出的電荷〇與(^-(： 2的差值是成比例的，該差值是 活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的偏移的尺度，從而能夠測(cè)量出該偏移。
[0030] 通過(guò)第六電極51能夠施加第二電壓U1，其中該電壓山是驅(qū)動(dòng)電壓或復(fù)位電壓。第二 電壓山能夠是直流電壓(例如在加速計(jì)的情況下），或者是交流電壓（例如在陀螺儀的情況 下）。借助于第二電壓山能夠?qū)?fù)位力F作用在活動(dòng)結(jié)構(gòu)20上，其中該復(fù)位力F與第一電壓U 0 和第二電壓U1是成比例的。復(fù)位力F如下計(jì)算：
[0031] F=(Ui-Uq)2-(Ui+Uq)2 = 4*Ui*U。（2)。
[0032] 因?yàn)榈谝浑妷篣o既在根據(jù)公式（1)的讀出過(guò)程中又在根據(jù)公式（2)的復(fù)位過(guò)程中 出現(xiàn)，能夠借助于第一電壓Uo在驅(qū)動(dòng)側(cè)進(jìn)行調(diào)制并且在讀出側(cè)進(jìn)行解調(diào)。
[0033] 如果在目前描述的組件中將浸入的梳狀結(jié)構(gòu)用于第一電極至第六電極221、222、 231、232、41和51，從而使得這些電容是在X方向上的偏移的線性函數(shù)，那么不會(huì)得到任何額 外的與偏移值相關(guān)的力。電極的這樣的設(shè)計(jì)方案例如在圖4中示出。就此，這些單獨(dú)的電極 分別作為梳狀結(jié)構(gòu)而構(gòu)造，其中每個(gè)電極包括了一個(gè)或多個(gè)部分結(jié)構(gòu)，這些部分結(jié)構(gòu)沿著X 方向延伸。例如，第一電極221包括了部分結(jié)構(gòu)221a、221b、221c和221d，而第五電極41則包 括了部分結(jié)構(gòu)41a、41b、41c和41d。第一電極221的這些部分結(jié)構(gòu)在此浸入到第五電極41的 這些部分結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而使這些部分結(jié)構(gòu)沿著X軸而重疊。如果組件的活動(dòng)結(jié)構(gòu)沿著X軸移動(dòng)， 那么第一電極221的這些部分結(jié)構(gòu)同樣地沿著X軸移動(dòng)，從而使第一電極221的這些部分結(jié) 構(gòu)與第五電極41的這些部分結(jié)構(gòu)的重疊的長(zhǎng)度改變。這同樣地適用于第三電極231相對(duì)于 第五電極41的方面以及適用于第二電極222和第四電極232相對(duì)于第六電極51的方面。盡管 為了所有電極分別示出了四個(gè)部分結(jié)構(gòu)，也可能的是，使這些電極包括其他數(shù)量的部分結(jié) 構(gòu)和/或用于不同電極的部分結(jié)構(gòu)的數(shù)量不同。
[0034] 如果相反地，如圖3地示出了具有平行相近的電極的電容器，那么在偏移-電容-函 數(shù)表達(dá)式中則會(huì)出現(xiàn)二階，由此與偏移相關(guān)的力以負(fù)的彈簧常數(shù)的形式出現(xiàn)。除了圖2中示 出的機(jī)械的第一和第二彈簧25和26以外，這個(gè)負(fù)的靜電彈簧額外地起作用。該作用基本上 與位于相應(yīng)的電容器的電極之間的電壓的加權(quán)的平方的總和是成比例的。該加權(quán)值取決于 各個(gè)單獨(dú)的電容器的幾何結(jié)構(gòu)。如果結(jié)構(gòu)類型是相同的，那么在上述實(shí)施例中的在驅(qū)動(dòng)側(cè) 感應(yīng)的彈簧常數(shù)成比例于：
[0035] K=(Ui-Uo)2+(Ui+Uo)2 = 2Ui2+2U。2 (3)。
[0036] 該作用能夠用于調(diào)整活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的共振頻率。然而該作用也可能是不期望的，因 為負(fù)的彈簧常數(shù)K在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都依賴于第二電壓山并且因此僅與復(fù)位力共同地得到調(diào)整 而并不能夠與該復(fù)位力分開(kāi)地調(diào)整。
[0037] 圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的組件以及用于運(yùn)作這種組件的按照本發(fā)明的方法 的第二種實(shí)施方式的電極布置和電極的電氣配置，通過(guò)該第二種實(shí)施方式能夠克服所述的 負(fù)面作用。
[0038] 在圖4中示出的第二種實(shí)施方式與圖3中所示出的本發(fā)明的組件的第一種實(shí)施方 式的區(qū)別在于，組件進(jìn)一步包括了第七電極52和第八電極53。第七電極52和第八電極53分 別與第一基板11和/或與第二基板15固定連接并且從該基板出發(fā)以第一方向沿著第二軸延 伸至活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)。這意味著，第七電極52和第八電極53以與第六電極51-樣的相同方向 延伸。在此，第七電極這樣設(shè)置，即，使得第二電極222設(shè)置在第六電極51與第七電極52之 間，而第八電極53則這樣設(shè)置，即，使得第四電極232設(shè)置在第六電極51與第八電極53之間。 [0039]根據(jù)一種用于運(yùn)作以第二種實(shí)施方式的組件的實(shí)施方式，將第三電壓1]2施加到第 七電極和第八電極52、53上，該第三電壓用于補(bǔ)償?shù)谝粡椈?5和第二彈簧26的彈簧常數(shù)，活 動(dòng)結(jié)構(gòu)20通過(guò)這些彈簧以能夠移動(dòng)的方式與第一基板11和/或與第二基板15連接。應(yīng)該在 組件上調(diào)整并因此設(shè)置的在驅(qū)動(dòng)側(cè)感應(yīng)的彈簧常數(shù)K和復(fù)位力F在此這樣計(jì)算：
[0040]
[0041]
[0042] 因此引入?yún)?shù)α和β，對(duì)于這些參數(shù)適用：
[0043] Q = Ui-U2 (6) 〇
[0044] β = υι+υ2 (7)〇
[0045] 如果將公式(6)或者(6)和(7)帶入到公式(4)或(5)，那么會(huì)獲得：
[0046] F = 4*a*Uo (8)。
[0047]
[0048] 因此用于探測(cè)活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的運(yùn)動(dòng)或者用于對(duì)所施加的驅(qū)動(dòng)力或復(fù)位力以及彈簧 常數(shù)進(jìn)行控制（即用于控制第二電壓山和第三電壓U 2)的信號(hào)處理應(yīng)該解開(kāi)以下公式：
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] 該信號(hào)處理能通過(guò)在圖5中示意性示出的控制單元80來(lái)實(shí)現(xiàn)。由調(diào)節(jié)器或包含該 組件的系統(tǒng)的另一個(gè)控制單元向該控制單元80提供針對(duì)于復(fù)位力F和彈簧常數(shù)K的待調(diào)整 的數(shù)值。此外，為了待進(jìn)行的計(jì)算為該控制單元80提供第一電壓U〇?？刂茊卧?0包括了用于 與公式（10)和（11)相應(yīng)地計(jì)算α和邱勺第一單元81、用于與公式（12)相應(yīng)地對(duì)第二電壓山進(jìn) 行計(jì)算的第二單元82和用于與公式（13)相應(yīng)地對(duì)第三電壓U2進(jìn)行計(jì)算的第三單元83。在第 六電極上施加的第二電壓U 1與由第二單元82運(yùn)算的數(shù)值相應(yīng)地或與其對(duì)應(yīng)的信號(hào)相應(yīng)地 調(diào)整。施加在第七電極52和第八電極53上的第三電壓U 2與由第三單元83計(jì)算出的數(shù)值相應(yīng) 地或與其對(duì)應(yīng)的信號(hào)相應(yīng)地調(diào)整。由此能夠?qū)崿F(xiàn)用于控制第二電壓U1和第三電壓U 2的調(diào)整 電路。
[0054] 至此所示出的和描述的用于運(yùn)作組件的方法的實(shí)施方式的特征在于，在活動(dòng)結(jié)構(gòu) 20的電極上施加直流電壓。然而如在【背景技術(shù)】中已述地，也能夠在活動(dòng)結(jié)構(gòu)上施加交流電 壓，由此能夠?qū)崿F(xiàn)自混合的驅(qū)動(dòng)和讀出功能。"自混合"意味著，在以工作頻率ω〇(共振頻 率)工作的陀螺儀的情況下，通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極上施加直流電壓能夠達(dá)到具有工作頻率ω 〇的 復(fù)位力，而以工作頻率ω〇的偏移則提供了在讀出電極或電荷放大器上（g卩，用于探測(cè)）的直 流電壓值。
[0055] 參照示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的組件和用于運(yùn)作組件的根據(jù)本發(fā)明的方法的第 三種實(shí)施方式中的電極布置和這些電極的電氣配置的圖6,應(yīng)該描述一種方法。就此，將第 一電壓Uo * cos( ω 〇 * t)施加到第一電極221和第二電極222，即施加到活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的第一區(qū) 域22,而將時(shí)移的第二電壓Uo* sin( coQ*t)施加到活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的第二區(qū)域23上，即施加到 第三電極231和第四電極232。
[0056] 如圖6所示地，組件1具有第一個(gè)第五電極411和第二個(gè)第五電極412,這兩個(gè)電極 設(shè)置在第一電極221和第三電極231之間并且此外就如參照?qǐng)D3和圖4所述的第五電極41 一 樣地延伸。這意味著:第一個(gè)第五電極411和第二個(gè)第五電極412與第一基板11和/或與第二 基板15固定地連接并且從該基板出發(fā)以第二方向沿著第二軸（即Y軸）延伸至活動(dòng)區(qū)域21 內(nèi)。
[0057]組件1此外具有第九電極42和第十電極43,這兩個(gè)電極分別與第一基板11和/或與 第二基板15連接并且自身從該基板出發(fā)向第二方向沿著第二軸（即Y軸)延伸至活動(dòng)區(qū)域21 內(nèi)。在此，第九電極42這樣設(shè)置，即，使第一電極221設(shè)置在第一個(gè)第五電極411與第九電極 42之間，而第十電極43則這樣設(shè)置，即，使第三電極231設(shè)置在第二個(gè)第五電極412與第十電 極43之間。
[0058]組件1此外還包括了第一信號(hào)處理單元以及第二信號(hào)處理單元72。在此，第一個(gè)第 五電極411和第九電極42與第一信號(hào)處理單元71連接，該第一信號(hào)處理單元確定了在這兩 個(gè)電極之間的電荷差并且在第一輸出端73上提供了電荷Qr或者與該電荷對(duì)應(yīng)的電壓。第二 個(gè)第五電極412和第十電極43與第二信號(hào)處理單元72連接，該信號(hào)處理單元也同樣地確定 出電荷差并且在第二輸出端74上提供了電荷Q 1或與該電荷對(duì)應(yīng)的電壓。
[0059]組件1另外還具有第一個(gè)第六電極511以及第二個(gè)第六電極512,這兩個(gè)第六電極 設(shè)置在第二電極222和第四電極232之間，此外就像是參照?qǐng)D3和4所示出的第六電極51-樣 地延伸。這意味著，第一個(gè)第六電極511和第二個(gè)第六電極512與第一基板11和/或與第二基 板15連接并且從該基板出發(fā)以第一方向沿著第二軸（即，Y軸)延伸至活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)。此外， 正如參照?qǐng)D4已經(jīng)示出的，該組件1還具有第七電極52和第八電極53。因此第二電極222設(shè)置 在第一個(gè)第六電極511和第七電極52之間，而第四電極232則設(shè)置在第二個(gè)第六電極512和 第八電極53之間。
[0060]根據(jù)用于運(yùn)作該組件的方法的第三種實(shí)施方式，在第七電極52上施加第三電壓 Ur，而在第六電極511上則施加負(fù)的第三電壓-Ur。
[0061 ] 第四電壓山施加在第二個(gè)第六電極512上，而在第八電極53上則施加負(fù)的第四電 Ji-Uio
[0062] 這里，第三電壓Ur和第四電壓U1是直流電壓，不過(guò)這兩個(gè)電壓可以低頻率周期性地 換向。
[0063]因此施加在活動(dòng)結(jié)構(gòu)20上的這個(gè)力如下計(jì)算：
[0064] F = Ur*Uq*cos( ω 〇*t)+Ui*Uosin( ω 〇*t) (14)。
[0065] 這些讀出的電荷QdTO1如下地得出：
[0066] Qr= Δ C*Uo*cos( ω 〇*t) (15)。
[0067] Qi= Δ C*Uo*sin( ω 〇*t) (16)。
[0068] 從部分電容的差C2-C1得出的電容差Δ C在此是活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的偏移的尺度。
[0069]因此既能夠在驅(qū)動(dòng)側(cè)又能夠在讀出側(cè)準(zhǔn)確地既處理法線分量又處理正交分量。 [0070]為了在ω=〇的情況下補(bǔ)償電荷放大器的漂移可以使在活動(dòng)結(jié)構(gòu)20上施加的第一 電壓Uq * cos( ω 〇 * t)和第二電壓Uq * sin( ω 〇 * t)以及使在驅(qū)動(dòng)電極上施加的第三電壓Ur 和第四電壓山以低頻率周期性地?fù)Q向。在這種情況下，讀出的電荷QdPQ1將以同樣的節(jié)拍解 調(diào)制。
[0071]在圖7中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的組件和根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)作該組件的方 法的第四實(shí)施方式的另一種自混合的變體的電極布置和這些電極的電氣配置。在此，該組 件并不是像在至此所示出的實(shí)施方式的情況下僅具有活動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)導(dǎo)電的、并且沿著第 一軸(X軸)物理剛性地彼此連接的、彼此卻相互電絕緣的區(qū)域，而是具有四個(gè)這樣的區(qū)域。 [0072]如圖7中示出的，該活動(dòng)結(jié)構(gòu)20因此包括了：具有第一電極221和第二電極222的第 一區(qū)域22、具有第三電極231和第四電極232的第二區(qū)域23、具有第五電極251和第六電極 252的第三區(qū)域250以及具有第七電極261和第八電極262的第四區(qū)域260。這些單獨(dú)的區(qū)域 22、23、250和260分別是導(dǎo)電的并且沿著第一軸物理剛性地彼此連接。然而這些區(qū)域卻通過(guò) 絕緣的區(qū)域24a、24b和24c彼此電絕緣。特別是，第一區(qū)域22和第二區(qū)域23通過(guò)第一絕緣區(qū) 域24a彼此絕緣，第二區(qū)域23和第三區(qū)域250通過(guò)第二絕緣區(qū)域24b彼此絕緣并且第三區(qū)域 250和第四區(qū)域260通過(guò)第三絕緣區(qū)域24c彼此絕緣。鑒于這些絕緣區(qū)域24a至24c方面，適用 于已經(jīng)參照?qǐng)DIA所描述的。
[0073]第一電極221從該第一區(qū)域22出發(fā)以第一方向沿著第二軸（即Y軸)延伸，而第二電 極222則從該區(qū)域出發(fā)以第二方向沿著第二軸延伸，其中第二方向在此與第一方向相反地 延伸。第三電極231和第四電極232設(shè)置在第二區(qū)域23內(nèi)，其中第三電極從第二區(qū)域23出發(fā) 以第一方向沿著第二軸延伸，并且第四電極從該第二區(qū)域23出發(fā)以第二方向沿著第二軸延 伸。第五電極251和第六電極252設(shè)置在第三區(qū)域，其中第五電極從該第三區(qū)域250出發(fā)以第 一方向沿著第二軸延伸，并且第六電極從該第三區(qū)域250出發(fā)以第二方向沿著第二軸延伸。 第七電極261和第八電極262設(shè)置在第四區(qū)域260內(nèi)，其中該第七電極從第四區(qū)域260出發(fā)以 第一方向沿著第二軸延伸，并且第八電極從該第四區(qū)域260出發(fā)以第二方向沿著第二軸延 伸。
[0074]根據(jù)第四種實(shí)施方式，該組件另外還包括了第九電極44和第十電極45,這些電極 與第一基板11和/或與第二基板15固定連接并且從該基板出發(fā)以第二方向沿著第二軸延伸 至活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)，其中第九電極44設(shè)置在第一電極221和第三電極231之間并且第十電極45 設(shè)置在第五電極251與第七電極261之間。此外，該組件還具有第十一電極54和第十二電極 55,這些電極與第一基板11和/或與第二基板15固定連接并且從該基板出發(fā)以第一方向沿 著第二軸延伸至活動(dòng)區(qū)域21內(nèi)，其中第^^一電極54設(shè)置在第二電極222與第四電極232之間 并且第十二電極設(shè)置在第六電極252與第八電極262之間。
[0075] 活動(dòng)結(jié)構(gòu)并且因此第一電極至第八電極221至262能夠沿著該第一軸（即X軸）移 動(dòng)，這通過(guò)箭頭標(biāo)識(shí)出。
[0076]在用于運(yùn)作組件的方法的第四實(shí)施方式中在第一電極221和第二電極222處（即在 第一區(qū)域22處)施加第一電壓Uo* cos(coQ *t)。在第三電極231和第四電極232處(即在第二 區(qū)域23處），施加負(fù)的第一電壓，即-Uo* cos( coQ*t)。因此第一電極221和第九電極44構(gòu)成 了第一部分電容&，而第三電極231和第九電極44則構(gòu)成了第二部分電容(： 2。部分電容(^和 C2在第九電極44上引起了電荷Qr，該電荷能夠借助于簡(jiǎn)單的電荷放大器60a放大并且作為在 第一輸出端73上的電壓讀出。
[0077] 在第五電極251和第六電極252處（即在第三區(qū)域250處)施加時(shí)移的第二電壓U0* sin(coQ*t)。在第七電極261和第八電極262處（即在第四區(qū)域260處)施加負(fù)的第二電壓-U0 * Sin(coQ *t)。因此，該第五電極251和該第十電極45構(gòu)成了第三部分電容C3，而第七電 極271和第十電極45則構(gòu)成了第四部分電容C4。部分電容C 3和C4在第十電極45上引起了電荷 Q1，該電荷能夠借助于另一個(gè)簡(jiǎn)單的電荷放大器60b放大并且作為在第二輸出端74上的電 壓讀出。
[0078] 通過(guò)第^^一電極54能夠施加第三電壓UR，而在第十二電極55上則能夠施加第四電 壓山。第三電壓Ur和第四電壓山在此是直流電壓，然而這些電壓也可以低頻率周期性地?fù)Q 向。
[0079] 因此，施加在活動(dòng)結(jié)構(gòu)20上的復(fù)位力F同樣地能夠根據(jù)公式（14)來(lái)計(jì)算。然而與圖 6示出的第三實(shí)施方式相反，為了讀出電荷QdTO 1僅需要簡(jiǎn)單的電荷放大器60a和60b。
[0080] 所示出的這些根據(jù)本發(fā)明的組件和根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)作這樣的組件的方法的 實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)和探測(cè)的功能的完全分離。在此，既實(shí)現(xiàn)了具有用于驅(qū)動(dòng)和用于探測(cè) 各一個(gè)電極的非混合的配置又實(shí)現(xiàn)了具有多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)和探測(cè)的電極的自混合配置。此 外，彈簧25和26的負(fù)的彈簧常數(shù)能夠用于調(diào)準(zhǔn)活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的共振頻率，通過(guò)這些彈簧使活 動(dòng)結(jié)構(gòu)20與第一基板11和/或與第二基板15連接。然而也能夠克服負(fù)的彈簧常數(shù)的作用。
[0081] 在將直流電壓施加在活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的電極上的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)了用于驅(qū)動(dòng)的線性 的張力作用，其中在對(duì)活動(dòng)結(jié)構(gòu)20的偏移的探測(cè)中的有害電容是失效的，由此能夠達(dá)到了 更高的探測(cè)的精確度。如果使用多重振蕩器，即，由多個(gè)相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)地安裝的結(jié)構(gòu)組成 的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，那么能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)功能和探測(cè)功能完全地彼此分離，從而不需要時(shí)分復(fù)用。此外 還可能的是，使用較小的用于驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電壓的帶寬以及使用用于在以工作頻率ω〇工作 的陀螺儀中進(jìn)行探測(cè)的電荷放大器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微機(jī)械的組件（1)，包括： 基板（11、15)和 活動(dòng)結(jié)構(gòu)（20)，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)于基板（11、15)至少沿一個(gè)方向偏移并且具有 至少一個(gè)第一區(qū)域(22)和第二區(qū)域(23)，其中所述第一區(qū)域(22)和所述第二區(qū)域(23)能夠 導(dǎo)電并且沿著第一軸(X)物理剛性地彼此連接并且通過(guò)絕緣區(qū)域(24)相互電絕緣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，進(jìn)一步包括： 第一電極(221)，所述第一電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第一方向沿著第二軸(y)延 伸；以及第二電極(222)，所述第二電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第二方向沿著所述第二 軸(y)延伸，其中所述第二軸(y)垂直于所述第一軸(X)并且其中所述第二方向相反于所述 第一方向；以及 第三電極(231)，所述第三電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第 二軸(y)延伸;和第四電極(232)，所述第四電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第二方向 沿著所述第二軸(y)延伸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，進(jìn)一步包括： 第五電極(41)，所述第五電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第一電極(221)和所述第三電 極(231)之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件， 其特征在于， 所述第五電極(41)與電荷放大器(60)連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的組件，組件進(jìn)一步包括： 第六電極(51)，所述第六電極與所述基板(11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第二電極(222)和所述第四電 極(232)之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，進(jìn)一步包括： 第七電極(52)和 第八電極(53)， 其中所述第七電極(52)和所述第八電極(53)與所述基板(11、15)固定連接并且從所述 基板(11、15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸，并且 所述第七電極(52)和所述第八電極(53)這樣設(shè)置，使得所述第二電極(222)設(shè)置在所 述第六電極(51)與所述第七電極(52)之間，并且使得所述第四電極(232)設(shè)置在所述第六 電極(51)與所述第八電極(53)之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件， 其特征在于， 所述組件包括控制單元(80)，所述控制單元與所述第六電極(51)、所述第七電極(52) 和所述第八電極(53)連接并且所述控制單元適合于，從施加在所述第一區(qū)域(22)上的第一 電壓(Uo)、預(yù)設(shè)的復(fù)位力(F)和預(yù)設(shè)的彈簧常數(shù)(K)計(jì)算出用于控制在所述第六電極(51)上 施加的第二電壓(山）的信號(hào)和用于控制在所述第七電極(52)和所述第八電極(53)上施加 的第三電壓(U 2)的信號(hào)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件， 其特征在于， 第一個(gè)第六電極(511)和第二個(gè)第六電極(512)設(shè)置在所述第二電極(222)和所述第四 電極(232)之間， 其中所述第二電極(222)設(shè)置在所述第一個(gè)第六電極(511)和所述第七電極(52)之間 并且所述第四電極(232)設(shè)置在所述第二個(gè)第六電極(512)與所述第八電極(53)之間。9. 根據(jù)權(quán)利要求3至8中任意一項(xiàng)所述的組件， 其特征在于， 第一個(gè)第五電極(411)和第二個(gè)第五電極(412)設(shè)置在所述第一電極(221)和所述第三 電極(231)之間， 所述組件另外包括第九電極(42)和第十電極(43)，其中所述第九電極(42)和所述第十 電極(43)與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出發(fā)以所述第二方向沿著 所述第二軸(y)延伸并且這樣設(shè)置，使得所述第一電極(221)設(shè)置在所述第一個(gè)第五電極 (411)和所述第九電極(42)之間并且所述第三電極(231)設(shè)置在所述第二個(gè)第五電極(412) 與所述第十電極(43)之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的組件， 其特征在于， 所述第一個(gè)第五電極(411)和所述第九電極(42)與第一信號(hào)處理單元(71)連接并且 所述第二個(gè)第五電極(412)和所述第十電極(43)與第二信號(hào)處理單元(72)連接。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件， 其特征在于， 所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)（20)另外具有第三區(qū)域（250)和第四區(qū)域（260)，其中所述第三區(qū)域 (250)和所述第四區(qū)域(260)是能夠?qū)щ姷牟⑶已刂龅谝惠S(X)物理剛性地彼此連接并 且與所述第一區(qū)域(22)和所述第二區(qū)域(23)連接，其中所述第一區(qū)域(22)通過(guò)第一絕緣區(qū) 域(24a)而與所述第二區(qū)域(23)電絕緣并且所述第三區(qū)域(250)通過(guò)第二絕緣區(qū)域(24b)而 與所述第二區(qū)域(23)電絕緣并且通過(guò)第三絕緣區(qū)域(24c)與所述第四區(qū)域(260)電絕緣。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件， 其特征在于， 第一電極(221)從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第一方向沿著第二軸(y)而延伸；以及第二 電極(222)從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第二方向沿著所述第二軸(y)延伸，其中所述第二軸 (y)垂直于所述第一軸(X)并且其中所述第二方向相反于所述第一方向， 第三電極(231)從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸，并 且第四電極(232)從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸， 第五電極（251)從所述第三區(qū)域（250)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸， 并且第六電極(252)從所述第三區(qū)域(250)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸， 并且 第七電極(261)從所述第四區(qū)域(260)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸， 并且第八電極(262)從所述第四區(qū)域(260)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，所述組件進(jìn)一步包括： 第九電極(44)，所述第九電極與所述基板(11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第一電極(221)和所述第三電 極(231)之間； 第十電極(45)，所述第十電極與所述基板(11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第五電極(251)和所述第七電 極(261)之間； 第十一電極(54)，所述第十一電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、 15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第二電極(222)和所述第 四電極(232)之間；以及 第十二電極(55)，所述第十二電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、 15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第六電極(252)和所述第 八電極(262)之間。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件， 其特征在于， 所述第九電極(44)和所述第十電極(45)分別與附屬的電荷放大器(60a、60b)連接。15. -種用于運(yùn)作微機(jī)械的組件（1)的方法，所述組件具有 基板（11、15)和 活動(dòng)結(jié)構(gòu)（20)，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)于所述基板（11、15)以至少一個(gè)方向偏移并且 所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一區(qū)域(22)和第二區(qū)域(23)，其中所述第一區(qū)域(22)和所述 第二區(qū)域(23)能導(dǎo)電并且沿著第一軸(X)彼此物理剛性地連接并且通過(guò)絕緣區(qū)域(24)相互 電絕緣， 所述方法包括： 在所述第一區(qū)域(22)上施加第一電壓(Uo)，其中所述第一電壓(Uo)是直流電壓，并且 在所述第二區(qū)域(23)上施加負(fù)的第一電壓(_Uo)。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法， 其特征在于， 所述組件另外包括： 第一電極(221)，所述第一電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第一方向沿著第二軸(y)而 延伸；以及第二電極(222)，所述第二電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第二方向沿著所述第 二軸(y)延伸，其中所述第二軸(y)垂直于所述第一軸(X)并且其中所述第二方向相反于所 述第一方向；以及 第三電極(231)，所述第三電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第 二軸(y)延伸;和第四電極(232)，所述第四電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第二方向 沿著所述第二軸(y)延伸；以及 第五電極(41)，所述第五電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第一電極(221)和所述第三電 極(231)之間；并且 所述方法包括:確定在第五電極(41)上所產(chǎn)生的電荷(q)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法， 其特征在于， 為了確定電荷而使用電荷放大器(60)，所述電荷放大器與所述第五電極連接。18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法， 其特征在于， 所述組件另外還包括了第六電極(51)，所述第六電極與所述基板（11、15)固定連接并 且從所述基板（11、15)出發(fā)而以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第 二電極(222)和所述第四電極(232)之間；并且 在所述第六電極(51)上施加第二電壓(山），所述第二電壓在所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)(20)上施加 與所述第一電壓(U〇)和所述第二電壓(ΙΛ)成比例的力。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法， 其特征在于， 所述組件另外包括第七電極(52)和第八電極(53)， 其中所述第七電極(52)和所述第八電極(53)與所述基板(11、15)固定連接并且從所述 基板(11、15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸;并且 所述第七電極(52)和所述第八電極(53)這樣設(shè)置，使得所述第二電極(222)設(shè)置在所 述第六電極(51)與所述第七電極(52)之間，并且使得所述第四電極(232)設(shè)置在所述第六 電極(51)與所述第八電極(53)之間；并且 在所述第七和第八電極(52、53)上施加第三電壓(U2)，所述第三電壓用于補(bǔ)償彈簧(25、 26)的彈簧常數(shù)，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)(20)借助于所述彈簧以能夠移動(dòng)的方式與所述基板(11、15) 連接。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法， 其特征在于， 所述第二電壓(山)和所述第三電壓(U2)通過(guò)調(diào)節(jié)電路受到控制，其中所述調(diào)節(jié)電路包 括控制單元(80)，所述控制單元從所述第一電壓(Uo)、預(yù)設(shè)的復(fù)位力(F)和預(yù)設(shè)的彈簧常數(shù) (K)計(jì)算出用于控制所述第二電壓(U0和第三電壓(U 2)的信號(hào)。21. 用于運(yùn)作一種微電機(jī)的組件（1)的方法，所述組件具有： 基板（11、15)和 活動(dòng)結(jié)構(gòu)（20)，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)于所述基板（11、15)以至少一個(gè)方向偏移并且 具有至少一個(gè)第一區(qū)域(22)和第二區(qū)域(23)，其中所述第一區(qū)域(22)和所述第二區(qū)域(23) 能夠?qū)щ姴⑶已刂谝惠S(X)物理剛性地彼此連接并且通過(guò)絕緣區(qū)域(24)相互電絕緣， 所述方法包括： 在所述第一區(qū)域(22)上施加第一電壓(^★(^^(??★〖"，其中所述第一電壓⑴"是交 流電壓，并且 在所述第二區(qū)域(23)上施加與所述第一電壓(Uo*C〇S(coQ*t)同樣大小的但是時(shí)移的 第二電壓(U〇*sin( t〇〇*t))。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其特征在于， 所述組件另外包括： 第一電極(221)，所述第一電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第一方向沿著第二軸(y)而 延伸；以及第二電極(222)，所述第二電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第二方向沿著所述第 二軸(y)延伸，其中所述第二軸(y)垂直于所述第一軸(X)并且其中所述第二方向相反于所 述第一方向； 第三電極(231)，所述第三電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第 二軸(y)延伸；以及第四電極(232)，所述第四電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第二方 向沿著所述第二軸(y)延伸； 第一個(gè)第五電極(411)和第二個(gè)第五電極(412)，所述兩個(gè)第五電極與所述基板（11、 15)固定連接并且從所述基板(11、15)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè) 置在所述第一電極(221)與所述第三電極(231)之間； 第一個(gè)第六電極(511)和第二個(gè)第六電極（512)，所述兩個(gè)第六電極與所述基板（11、 15)固定連接并且從所述基板(11、15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè) 置在所述第二電極(222)和所述第四電極(232)之間； 第七電極(52)和第八電極(53)，所述第七電極和所述第八電極與所述基板（11、15)固 定連接并且從所述基板（11、15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且這樣設(shè) 置，使得所述第二電極(222)設(shè)置在所述第一個(gè)第六電極(511)與所述第七電極(52)之間并 且所述第四電極(232)設(shè)置在所述第二個(gè)第六電極(512)與所述第八電極(53)之間；以及 第九電極(42)和第十電極(43)，所述第九電極和所述第十電極與所述基板（11、15)固 定連接并且從所述基板（11、15)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且這樣設(shè) 置，使得所述第一電極(221)設(shè)置在所述第一個(gè)第五電極(411)和所述第九電極(42)之間并 且所述第三電極(231)設(shè)置在所述第二個(gè)第五電極(412)與所述第十電極(43)之間； 在所述第七電極(52)上施加第三電壓(Ur)，其中所述第三電壓(Ur)是直流電壓； 在所述第一個(gè)第六電極(511)上施加負(fù)的第三電壓(_Ur); 在所述第二個(gè)第六電極（512)上施加第四電壓(山），其中所述第四電壓(U〇是直流電 壓;并且 在所述第八電極(53)上施加負(fù)的第四電壓(-U0。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法， 其特征在于， 所述第一個(gè)第五電極(411)和所述第九電極(42)與第一信號(hào)處理單元(71)連接并且 所述第二個(gè)第五電極(412)和所述第十電極(43)與第二信號(hào)處理單元(72)連接， 其中在所述第一信號(hào)處理單元(71)中并且在所述第二信號(hào)處理單元(72)中分別確定 電荷差（A Q)，該電荷差是所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)(20)的偏移的尺度。24. -種用于運(yùn)作微機(jī)械的組件（1)的方法，所述組件具有： 基板（11、15)和 活動(dòng)結(jié)構(gòu)（20)，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠相對(duì)于所述基板（11、15)以至少一個(gè)方向偏移并且 所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)具有第一區(qū)域(22)、第二區(qū)域(23)、第三區(qū)域(250)和第四區(qū)域(260)，其中所 述第一區(qū)域(22)、所述第二區(qū)域(23)、所述第三區(qū)域(250)和所述第四區(qū)域(260)能導(dǎo)電并 且沿著第一軸(X)彼此物理剛性地連接并且分別相應(yīng)通過(guò)各一個(gè)絕緣區(qū)域(24a、24b、24c) 相互電絕緣， 所述方法包括： 在所述第一區(qū)域(22)上施加第一電壓(^★(^^(??★〖"，其中所述第一電壓⑴"是交 流電壓，并且 在所述第二區(qū)域(23)上施加負(fù)的第一電壓(_Uo*cos( ω〇* t))， 在所述第三區(qū)域(250)上施加與所述第一電壓(UQ*C〇s(c〇 Q* t)同樣大小的但是時(shí)移 的第二電壓(Uo*sin( 〇〇*1：));以及 在所述第四區(qū)域(260)上施加負(fù)的第二電壓(_Uq* sin( ω〇* t))。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法， 其特征在于， 所述組件另外還包括： 第一電極(221)，所述第一電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第一方向沿著第二軸(y)而 延伸；以及第二電極(222)，所述第二電極從所述第一區(qū)域(22)出發(fā)以第二方向沿著所述第 二軸(y)延伸，其中所述第二軸(y)垂直于所述第一軸(X)并且其中所述第二方向相反于所 述第一方向； 第三電極(231)，所述第三電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第 二軸(y)延伸；以及第四電極(232)，所述第四電極從所述第二區(qū)域(23)出發(fā)以所述第二方 向沿著所述第二軸(y)延伸； 第五電極（251)從所述第三區(qū)域（250)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸， 并且第六電極(252)從所述第三區(qū)域(250)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸； 第七電極(261)從所述第四區(qū)域(260)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸， 并且第八電極(262)從所述第四區(qū)域(260)出發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸； 第九電極(44)，所述第九電極與所述基板(11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第一電極(221)與所述第三電 極(231)之間； 第十電極(45)，所述第十電極與所述基板(11、15)固定連接并且從所述基板（11、15)出 發(fā)以所述第二方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第五電極(251)與所述第七電 極(261)之間； 所述方法包括：確定在所述第九電極(44)上產(chǎn)生的第一電荷（QR)和在所述第十電極 (45)上產(chǎn)生的第二電荷(Q〇。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法， 其特征在于， 所述第一電荷(Qr)通過(guò)第一電荷放大器(60a)確定，并且 所述第二電荷(Qi)通過(guò)第二電荷放大器(60b)確定。27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法， 其特征在于， 所述組件進(jìn)一步包括： 第十一電極(54)，所述第十一電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、 15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第二電極(222)與所述第 四電極(232)之間；以及 第十二電極(55)，所述第十二電極與所述基板（11、15)固定連接并且從所述基板（11、 15)出發(fā)以所述第一方向沿著所述第二軸(y)延伸并且設(shè)置在所述第六電極(252)與所述第 八電極(262)之間； 在所述第十一電極(54)上施加第三電壓(Ur)，其中所述第三電壓(Ur)是直流電壓，并且 在所述第十二電極(55)上施加第四電壓(U0,其中所述第四電壓(U0是直流電壓。
【文檔編號(hào)】B81B7/02GK106061889SQ201580010228
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日
【發(fā)明人】岡特·斯帕林格
【申請(qǐng)人】諾思羅普·格魯曼·利特夫有限責(zé)任公司