[发明专利]一种带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器及其方法

权利要求书

1.一种带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器，其特征在于包括锚点（1）、双端固定音叉谐振单元（2）、驱动电极（3）、感应电极（4）、两个柔性杠杆、电荷输入端（8），双端固定音叉谐振单元（2）的一端与锚点（1）相连，另一端与两个柔性杠杆相连，所述的柔性杠杆包括相互连接的柔性杠杆支点（5）、柔性杠杆输入端（6）、柔性杠杆输出端（7），双端固定音叉谐振单元（2）与驱动电极（3）、感应电极（4）相耦合，柔性杠杆与电荷输入端（8）相耦合。

2.根据权利要求1所述的带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器，其特征在于所述两个柔性杠杆对称布置，相互抵消沿柔性杠杆臂方向产生的力，柔性杠杆的动力臂大于阻力臂，柔性杠杆用于放大由电荷输入引起的静电力。

3.根据权利要求1所述的带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器，其特征在于所述的带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器的结构材料是单晶硅或多晶硅。

4.一种实施如权利要求1所述的带有柔性杠杆的MEMS谐振式电荷传感器的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将锚点（1）、柔性杠杆支点（5）接地并固定于基底上，给驱动电极（3）施加偏置电压和正弦交流信号，使双端固定音叉谐振单元（2）谐振，给感应电极（4）施加与驱动电极（3）相同的偏置电压，感应电极（4）与双端固定音叉谐振单元（2）之间的距离发生改变，得到交变的电流信号；

2）要检测的电荷由电荷输入端（8）输入，输入的电荷产生静电力吸引柔性杠杆输入端（6），使得柔性杠杆输出端（7）得到一个放大的力输出，该力输出会对双端固定音叉谐振单元（2）产生轴向拉伸，改变其谐振频率；

3）双端固定音叉谐振单元（2）谐振频率改变时，交变的电流信号的频率发生相应的改变；

4）交变的电流信号通过跨阻放大器转化成交变电压信号，再通过滤波器进行滤波并输出。