[发明专利]具有封闭控制系统的MEMS声换能器

说明书

本发明涉及用于生成和/或检测可听波长频谱中的声波的MEMS声换能器，尤其是MEMS扬声器和/或MEMS话筒，其具有支撑元件(9)、沿z轴相对于支撑元件(9)可偏转的膜(2)、支撑在支撑元件(9)上的用于使膜(2)偏转的至少一个压电致动器(7)、以及用于驱动致动器(7)的电子控制单元(11)。根据本发明，MEMS声换能器的特征在于至少一个位置传感器(19)，控制单元(11)通过该位置传感器能够提供取决于膜偏转的传感器信号(37)。此外，控制单元(11)被设计成使得为了功能性自测试、为了失真减少、为了损坏保护和/或为了行为改变的补偿，传感器信号(37)能够被分析和/或能够与存储在控制单元(11)中的参考信号(8)相比较，并且致动器(7)能够通过计及分析结果(35)和/或比较结果(34)以受控的方式被驱动。

技术领域

本发明涉及用于生成和/或检测可听波长频谱中的声波的MEMS声换能器，尤其涉及MEMS扬声器和/或MEMS话筒，其具有支撑元件(具体地是膜支撑框架)、沿z轴相对于支撑元件可偏转的膜、支撑在支撑元件上的用于使膜偏转的至少一个压电致动器，以及用于驱动致动器的一个电子控制单元。

背景技术

术语“MEMS”表示微机电系统。此类系统尤其被安装在提供很小安装空间的电子设备中。已知MEMS扬声器的性能极大地取决于理想环境状况。即便很小的撞击或其他环境影响(诸如温度或气压)也可能对系统的性能产生不良效果。此外，老化效应可能对此类MEMS声换能器的性能产生负面影响。然而，如今对此类MEMS扬声器的要求需要在即便具有不断改变的外部影响的情况下也至少长期一致的声音质量。

发明内容

本发明的任务是提供一种MEMS声换能器，通过该MEMS声换能器能够消除现有技术中已知的缺点，具体来说提供一种与现有技术已知的MEMS声换能器相比以更长服务寿命、改进的性能和/或改进的声音质量为特征的一种MEMS扬声器。

该任务通过具有独立权利要求1的特征的MEMS扬声器来达成。

提出了用于生成和/或检测可听波长频谱中的声波的一种MEMS声换能器，具体地是一种MEMS扬声器和/或MEMS话筒。该MEMS声换能器的特征在于：支撑元件，以及沿z轴相对于该支撑元件可偏转的膜。在此，支撑元件可以是支撑框架。膜优选地跨越支撑框架的凹部，以使得膜相对于支撑元件能够偏转以生成和/或检测z方向上的声波。此外，MEMS声换能器包括支撑在支撑元件上的用于使膜偏转的至少一个压电致动器。在此，压电致动器优选地被设计为悬臂。相应地，它的两个端部之一被固定地附连到支撑元件，而另一方面，自由端部在z方向上是可偏转的。通过相对于支撑元件可自由移动的另一端部，致动器优选地经由支撑结构间接连接到膜，以使得当致动器被偏转时，膜同时在z轴上被偏转。压电致动器优选地包括至少一个压电层。

另外，MEMS换能器包括用于驱动致动器的电子控制单元。此外，MEMS声换能器的特征在于至少一个位置传感器。通过该位置传感器，能够间接和/或直接地检测膜沿z轴的位置或偏转。位置传感器优选地是压电式、压阻式和/或电容式传感器。通过位置传感器，控制单元可以提供取决于膜偏转的传感器信号。