[发明专利]抗静摩擦的MEMS器件及其操作方法

权利要求书

1.一种微机电系统MEMS器件，包括：

衬底;

以间隔开的关系被放置在所述衬底的表面之上的可移动元件；

将所述可移动元件和所述衬底互连的至少一个弹簧构件，所述至少一个弹簧构件使得所述可移动元件能够移动，以及所述至少一个弹簧构件呈现第一刚度;

面对所述可移动元件的至少一个电极;以及

与所述至少一个电极互通的电压源，所述电压源被配置为将弹簧软化电压施加于所述至少一个电极以将所述弹簧构件的刚度从所述第一刚度转换到第二刚度，所述第二刚度小于所述第一刚度。

2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述至少一个弹簧构件的所述第一刚度至少是所述弹簧构件的预定操作刚度的2倍。

3.根据权利要求2所述的MEMS器件，其中所述第二刚度近似等于所述预定操作刚度，所述预定操作刚度将所述可移动元件的灵敏度定义为输入刺激的大小。

4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述至少一个弹簧构件的所述第一刚度位于为所述弹簧构件的预定操作刚度的2倍-6倍的范围内。

5.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中当所述弹簧软化电压被施加于所述至少一个电极时，所述可移动元件被配置为响应于输入刺激而移动。

6.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：

与所述至少一个电极电互通的感测电路，所述感测电路被配置为响应于来自所述至少一个电极的输出信号，检测所述可移动元件的静摩擦条件；以及

与所述至少一个电极和所述可移动元件互通的多路转换器电路，所述多路转换器电路被配置为将所述至少一个电极和所述可移动元件中的每一个设置到相等的电压电势以响应于所述静摩擦条件而有效地移除所述弹簧软化电压。

7.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括：

与所述至少一个电极电互通的感测电路，用于响应于施加在所述可移动元件上的输入刺激而生成电输出信号；

面对所述可移动元件的至少一个力反馈电极;以及

插入在所述感测电路和所述至少一个力反馈电极之间的静电力反馈电路，用于基于所述电输出信号控制施加于所述至少一个力反馈电极的反馈电压。

8.根据权利要求7所述的MEMS器件，还包括：

与所述至少一个电极电互通的检测电路，所述检测电路被配置为响应于来自所述至少一个电极的输出信号而检测所述可移动元件的静摩擦条件；以及

与所述至少一个电极、所述至少一个力反馈电极以及所述可移动元件互通的多路转换器电路，所述多路转换器电路被配置为将所述至少一个电极、所述至少一个力反馈电极以及所述可移动元件中的每一个设置到相等的电压电势，以便响应于所述静摩擦条件而有效地移除所述弹簧软化电压。

9.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中：

所述可移动元件适于相对于放置在所述可移动元件的第一末端和第二末端之间的旋转轴运动，所述可移动元件的第一部分形成在所述旋转轴和所述第一末端之间，所述可移动元件的第二部分形成在所述旋转轴和所述第二末端之间，所述第一部分的第一质量大于所述第二部分的第二质量;以及

所述至少一个电极包括面对所述可移动元件的所述第一部分的第一电极和面对所述可移动元件的所述第二部分的第二电极，以及所述弹簧软化电压被施加于所述第一电极和第二电极中的每一个上。

10.一种操作微机电系统MEMS器件的方法，所述微机电系统器件包括以间隔开的关系被放置在衬底的表面之上的可移动元件、将所述可移动元件和所述衬底互连的至少一个弹簧构件、面对所述可移动元件的至少一个电极，其中所述至少一个弹簧构件使得所述可移动元件能够移动，所述至少一个弹簧构件呈现第一刚度，所述方法包括：

将弹簧软化电压施加于所述至少一个电极以将所述弹簧构件的刚度从所述第一刚度转换到第二刚度，所述第二刚度小于所述第一刚度；

根据所述至少一个电极提供的输出信号检测所述可移动元件的静摩擦条件，所述静摩擦条件表示所述可移动元件已移动超越可允许移动范围；以及

响应于所述静摩擦条件，从所述至少一个电极移除所述弹簧软化电压，以将所述弹簧构件的所述刚度从所述第二刚度转换到所述第一刚度，从而使得所述可移动元件返回到所述可允许移动范围内的第一位置。