本發(fā)明涉及一種微機械結(jié)構(gòu)。另外,本發(fā)明涉及一種用于制造微機械結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)今,微型機電系統(tǒng)(英文micro electro mechanical systems MEMS)廣泛應(yīng)用在非常多的產(chǎn)品(例如汽車領(lǐng)域中的慣性傳感器)中。在這種系統(tǒng)中,主要由硅制造的精工機械結(jié)構(gòu)與高精密電子電路組合,以便以微型化的方式實現(xiàn)不同的功能。
在上述MEMS系統(tǒng)中常使用運動的或者遭受機械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。在此,在傳感器應(yīng)用中從結(jié)構(gòu)的振動、形式、位置等得出各種不同的測量參數(shù)(例如加速度、旋轉(zhuǎn)速率、壓力等)。在促動器應(yīng)用中,上述特性用于影響周圍環(huán)境。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)所述功能,所述結(jié)構(gòu)必須是可機械變形的。但是,可變形的結(jié)構(gòu)通常既可能經(jīng)歷有意的又可能經(jīng)歷無意的變形和振動。有意的變形和振動對于該功能來說是必要的,其中,無意的變形和振動由于物理原因而產(chǎn)生。
避免、減少或者調(diào)節(jié)有意和無意變形的特征及振動的特征可能是開發(fā)費用的重要部分。在此必須考慮硅的機械特性,其中,硅在機械方面可非常好地應(yīng)變,但僅具有非常小的固有阻尼。因此重要的是,減少或減振無意的變形和振動,以此盡可能不影響設(shè)定的功能性。
上述變形和振動的優(yōu)化可以通過不同的技術(shù)手段來進行。例如從DE 10 2009 045 541 A1中已知,為此目的設(shè)置機械止擋。然而,機械止擋僅沿一定方向并且僅在臨界振幅的情況下才起作用,但對系統(tǒng)施加重要影響,這可能損害功能。
此外已知,為此目的使用介質(zhì)(氣體、蒸汽、液體等)(參見例如史蒂芬.特里,“具有內(nèi)置阻尼的微型硅加速度計”,固態(tài)傳感器和促動器研討,技術(shù)文摘,1988,美國希爾頓黑德島,114-116頁:Stephen Terry,"A miniature silicon accelerometer with built-in damping",Solid State Sensor and Actor Workshop,Technical Digest,1988,Hilton Head Island,U.S.A.,Seiten 114-116)。然而,介質(zhì)在非臨界振幅時也是有效的,由此僅能夠限制地實現(xiàn)對無意振動模式的選擇式阻尼。
此外,為此目的使用用于激勵微機械結(jié)構(gòu)的電場和/或磁場(參見例如馬丁.漢德曼,“借助于電容信號轉(zhuǎn)換和力反饋的微型機電系統(tǒng)(MEMS)動態(tài)調(diào)節(jié)”,慕尼黑工業(yè)大學(xué)博士論文,2002年,Martin Handtmann"Dynamische Regelung mikroelektromechanischer Systeme(MEMS)mit Hilfe kapazitiver Signalwandlung und Kraftrückkopplung,Dissertation TU München,2002)。這些場可以高精度地控制變形和振動,但僅沿一定方向起作用,其中,需要大面積的固定的結(jié)構(gòu)。
對振動的控制需要將能量導(dǎo)出。在此,能量在止擋的情況下通過機械變形、在上述介質(zhì)的情況下通過流動損失和在上述場的情況下通過反向場來耗散能量。
在所謂的“能量-收獲”中也提出一種能量耗散(參見例如W.j.Choi,Y.Jeon,J.-H.Jeon,R.Sood,S.G.Kim“基于薄膜壓電懸臂的能量收獲MEMS設(shè)備”,電子陶瓷雜志,2006年,543-548頁,W.J.Choi,Y.Jeon,J.-H.Jeon,R.Sood,S.G.Kim,"Energy harvesting MEMS device based on thin film piezoelectric cantilevers",Journal of Electroceramics,2006,Seiten 543-548)。在那里提出的設(shè)備中,電能從有針對性產(chǎn)生的振動中產(chǎn)生。
當例如結(jié)構(gòu)的過載、疲勞、非線性、不可逆的錯位等實現(xiàn)了不希望的作用時,在沒有所述方法的情況下,在系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)故障。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
因此本發(fā)明的任務(wù)是,提供一種用于微機械結(jié)構(gòu)的限定減振的改進裝置。
根據(jù)第一方面,該任務(wù)借助微機械結(jié)構(gòu)來解決,該微機械結(jié)構(gòu)具有:
-至少一個可彈性變形的第一區(qū)域,該區(qū)域至少區(qū)段地具有限定地壓
電摻雜的第二區(qū)域;
-至少一個第四區(qū)域,可將在第二區(qū)域中產(chǎn)生的電荷導(dǎo)出到該區(qū)域中;和
-至少一個與第二和第四區(qū)域電連接的第三區(qū)域,在該區(qū)域中,流過的電流可轉(zhuǎn)換成熱能。
通過根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)能夠有利地將能量與微機械結(jié)構(gòu)的寄生振動脫耦。電能由振動元件的振動能量產(chǎn)生,該振動能量從機械能中被減除并且被轉(zhuǎn)換成熱能,由此可以較快地無損害地進行。結(jié)果,以這種方式可以減振機械運動。所述效果可以通過在機械結(jié)構(gòu)的選出的區(qū)域中有目的地摻雜來執(zhí)行。
根據(jù)第二方面,該任務(wù)借助用于制造一種微機械結(jié)構(gòu)的方法來解決,該方法具有如下步驟:
a)構(gòu)造至少一個可彈性變形的第一區(qū)域;
b)在第二區(qū)域中,至少區(qū)段地壓電摻雜第一區(qū)域;
c)導(dǎo)電摻雜至少一個第三區(qū)域;
d)構(gòu)造第四區(qū)域,在第二區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電荷可導(dǎo)出到該區(qū)域中;和
e)電連接第二、第三和第四區(qū)域。
微機械結(jié)構(gòu)或方法的優(yōu)選實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。
微機械結(jié)構(gòu)的實施方式的特征在于,第三區(qū)域可導(dǎo)電地摻雜使其具有限定的歐姆電阻值。以這種方式可實現(xiàn)流過的電流可轉(zhuǎn)換成熱能的結(jié)構(gòu)。
微機械結(jié)構(gòu)的另一個實施方式的特征在于,第四區(qū)域具有限定的電容。以這種方式可以實現(xiàn)電流從作為源極作用的、產(chǎn)生電荷的第二區(qū)域流到作為漏極作用的、來自源極的電荷流到其中的第四區(qū)域,由此,在歐姆摻雜的第三區(qū)域中,電荷的能量可轉(zhuǎn)換成熱能。以這種方式,在第二和第四區(qū)域都可以產(chǎn)生電荷,由此可實現(xiàn)穿過第三區(qū)域的交變電流,并且以此支持了改進的減振作用。
微機械結(jié)構(gòu)的一個實施方式的特征在于,第二區(qū)域和第四區(qū)域是壓電摻雜的并且至少部分地布置在可彈性變形的第一區(qū)域中。以這種方式可支持增大的電壓和由此引起的穿過第三區(qū)域的增強的交變電流和以此改進的減振作用。
微機械結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)選實施方式的特征在于,第二區(qū)域和第四區(qū)域是壓電摻雜的并且至少部分地分別布置在可不同變形的第一區(qū)域中。以這種方式可支持微機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計多樣性。
微機械結(jié)構(gòu)的一個有利擴展方案設(shè)置,第二和第四區(qū)域是壓電摻雜的并且這樣定位,使得由機械應(yīng)力在第二和第四區(qū)域中產(chǎn)生的電荷具有相反的符號。以這種方式也可支持穿過第三區(qū)域的良好的電流,并且以此支持結(jié)構(gòu)的良好的減振作用。此外,由此可實現(xiàn)這些區(qū)域的多樣化組合。例如,由此能夠?qū)崿F(xiàn)連接第二壓電摻雜區(qū)域的、空間構(gòu)造的電阻。
結(jié)構(gòu)的一個有利擴展方案設(shè)置,第二、第三和第四區(qū)域至少是部分重疊地構(gòu)造。以這種方式實現(xiàn)了能夠在電荷源極和電荷漏極之間實現(xiàn)電流的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)的一個實施方式的特征在于,區(qū)域的電連接具有可導(dǎo)電摻雜的導(dǎo)體線路結(jié)構(gòu)。以這種方式可以將電能量以限定的方式從產(chǎn)生區(qū)域經(jīng)過歐姆摻雜的區(qū)域?qū)С龅诫姾陕O區(qū)域。
結(jié)構(gòu)的另一個實施方式的特征在于,第三區(qū)域空間分布地構(gòu)造。以這種方式實現(xiàn)了電阻區(qū)域的特定構(gòu)造,該構(gòu)造可支持節(jié)省空間地將電能轉(zhuǎn)換成熱能。
微機械結(jié)構(gòu)的另一個實施方式的特征在于,第三區(qū)域的電阻值與下面參數(shù)中的至少一個有關(guān):溫度、振幅、振動相位、振動速度、電磁場的大小、外部控制信號。由此有利地實現(xiàn)了與不同參數(shù)有關(guān)的歐姆摻雜的第二區(qū)域的功能方式。以這種方式可有利地支持微機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計多樣性。
微機械結(jié)構(gòu)的另一個實施方式設(shè)置,第三區(qū)域與其他區(qū)域連接的電路結(jié)構(gòu)這樣構(gòu)造,使得其導(dǎo)電性與下面參數(shù)中的至少一個有關(guān):溫度、振幅、振動相位、振動速度、電磁場的大小、外部控制信號。以這種方式也可有利地支持確定能量轉(zhuǎn)換的大小。
微機械結(jié)構(gòu)的另一個實施方式設(shè)置,設(shè)置與第三區(qū)域電連接的控制裝置,其開關(guān)閾與下面參數(shù)中的至少一個有關(guān):溫度、振幅、振動相位、振動速度、電磁場的大小、外部控制信號。以這種方式可有利地支持確定可振動的第一區(qū)域的機械振動能量的減振大小。
附圖說明
下面根據(jù)多個附圖以其他優(yōu)點和特征詳細說明本發(fā)明。在此,所有特征獨立于在說明書中和附圖中的視圖或者獨立于權(quán)利要求書中的引用地形成本發(fā)明的主題。相同的或者功能相同的元件設(shè)置相同的參考標記。附圖尤其為了原理上理解本發(fā)明而被考慮,并且不必按正確比例示出。
在圖中示出:
圖1微機械結(jié)構(gòu)的作用方式的原理示圖;
圖2根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)的第一實施方式;
圖3和4通過根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電荷的原理示圖;
圖5至8微機械結(jié)構(gòu)的其他實施方式;
圖9具有微機械結(jié)構(gòu)的微型機械組件的方框圖;
圖10根據(jù)本發(fā)明方法的實施方式的原理流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于,使微機械結(jié)構(gòu)的硅基底材料的限定區(qū)域在制造過程期間有目的地摻雜以外來材料,以此在上述區(qū)域中實現(xiàn)壓電特性。通過壓電能量轉(zhuǎn)換,存儲在微機械結(jié)構(gòu)的已變形或者說振動的區(qū)域中的機械應(yīng)力可以轉(zhuǎn)換成電荷。
產(chǎn)生的電荷首先留在其形成地點上,并且只要它們沒有被導(dǎo)出,那么就沒有用于振動的減振。如果已變形的或者說振動的結(jié)構(gòu)返回到基本位置中,那么電荷與機械應(yīng)力一起消失。如果電荷從其產(chǎn)生的地點被導(dǎo)出,那么可實現(xiàn)限定的能量耗散或者從機械振動能量到電能量的轉(zhuǎn)換。
產(chǎn)生的電荷的導(dǎo)出原則上可以通過有目的地摻雜到基底材料中的導(dǎo)線來進行。這些導(dǎo)線可以將受到機械負荷的不同部位相互電連接,以便進行電荷交換。機械應(yīng)力可以根據(jù)方向(壓或拉)和摻雜種類(正或負)產(chǎn)生相反的電荷。這些電荷的交換改變了原來無摻雜結(jié)構(gòu)的特性,因而能在其機械阻尼特性或振動特性方面進行優(yōu)化。結(jié)果,以這種方式可以在阻尼技術(shù)方面優(yōu)化整個結(jié)構(gòu)。
圖1原理上示出根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)100的功能原理,該結(jié)構(gòu)是可壓電阻尼的??煽吹娇蓮椥宰冃蔚牡谝粎^(qū)域10(例如彈簧),其中第一區(qū)域10具有壓電摻雜的第二區(qū)域10a。具有第二區(qū)域10a的第一區(qū)域10在功能上與第三區(qū)域20共同作用,該第三區(qū)域構(gòu)造成歐姆摻雜的區(qū)域,并且以這種方式實現(xiàn)歐姆電阻的功能性。第四區(qū)域30是電荷漏極,在第二區(qū)域10a中產(chǎn)生的電荷導(dǎo)出到該漏極。
在此,第四區(qū)域30可以優(yōu)選具有限定的電容,并且以這種方式在功能上實現(xiàn)一種電容器。替代地,第四區(qū)域30也可以構(gòu)造成接地端。由于從第二區(qū)域10a的電荷源極流到第四區(qū)域30的電荷漏極的電荷,一電流流過第三區(qū)域20,由此電流在第三區(qū)域20內(nèi)轉(zhuǎn)換成熱能,由此減小或者減振可彈性變形的第一區(qū)域10的振動動能。結(jié)果,由此提供了一種壓電減振的微機械結(jié)構(gòu)100。
雖然在圖1中示出的機械結(jié)構(gòu)100分別僅具有一個第一區(qū)域10、一個第二區(qū)域10a、一個第三區(qū)域20和一個第四區(qū)域30,當然還可以考慮,結(jié)構(gòu)100也可以分別具有多個上述區(qū)域10、10a、20、30。
原則上設(shè)置,第二區(qū)域10a是壓電摻雜的并且空間上至少部分布置在可變形的第一區(qū)域10上或第一區(qū)域中。此外,基本結(jié)構(gòu)特征在于,第三區(qū)域20可導(dǎo)電地摻雜使其具有限定的歐姆電阻值。這種方式形成一個電阻,在該電阻中,產(chǎn)生的電荷能量可以限定地轉(zhuǎn)換成熱能。此外,基本結(jié)構(gòu)100的特征在于,第三區(qū)域20與代表電荷源極和電荷漏極的第二和第四區(qū)域10a、30電連接。
因此,根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)原理上是一種振蕩電流回路,在該振蕩電路中產(chǎn)生電載流子,在該電載流子中電流從自由的載流子中產(chǎn)生,該電流在電阻元件中以限定的方式轉(zhuǎn)換成熱能。
為了使用電荷,原理上可提供下面闡述的多個可能性。
被動減振
如果微機械結(jié)構(gòu)的遭受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的區(qū)域具有壓電特性,那么在這種應(yīng)力的情況下產(chǎn)生電荷。如果兩個以相反極性帶電的部位通過電阻連接的話,那么產(chǎn)生電流,該電流在電阻中轉(zhuǎn)換成熱能。在這里,“相反極性”應(yīng)理解為不同的第二區(qū)域10a,在這些區(qū)域中在機械應(yīng)力加載到區(qū)域10a上的情況下產(chǎn)生以電子或者空穴形式的自由載流子。因此,電流將振動結(jié)構(gòu)的一定程度的機械能導(dǎo)出掉,以便以這種方式減振不希望的振動。
圖2示出了具有質(zhì)量1、以彈簧形式構(gòu)造的可變形的彈性第一區(qū)域10和銜鐵2的微機械結(jié)構(gòu)100的立體圖。在此,彈簧形成了一個可振動的彈性系統(tǒng),該系統(tǒng)可以機械伸長或收縮。圖1通過該質(zhì)量1上面的雙箭頭表示:質(zhì)量1沿哪些方向例如是可運動的,以便以此加載彈簧。在第一區(qū)域10內(nèi)可看到兩個第二區(qū)域10a、10b,它們是限定地壓電摻雜的。為了更好地理解,區(qū)域10a、10b是三維立體的并且可選擇地被示出,然而這些區(qū)域在實際中完整地布置在彈簧內(nèi)。壓電摻雜區(qū)域10a通過“R”標明,以此表示,區(qū)域10a布置在結(jié)構(gòu)100的右側(cè)。此外,區(qū)域10b通過“L”標明,以此表示,區(qū)域10b布置在微機械結(jié)構(gòu)100的左側(cè)。
制造壓電摻雜的第二區(qū)域10a、10b可以這樣進行,即區(qū)域10a、10b在制造結(jié)構(gòu)100期間例如遭受限定的離子束。因此,由于壓電摻雜可以在彈簧變形或振動時在區(qū)域10a、10b中產(chǎn)生電荷。兩個區(qū)域10a、10b在圖1的變型方案中空間上相互分開,然而也可以考慮,例如由于制造方法的公差,兩個區(qū)域10a、10b在功能和結(jié)構(gòu)上相互連接在至少一個區(qū)段上,結(jié)果,由此實現(xiàn)了唯一的壓電摻雜區(qū)域(未示出)。由此可以有利地考慮過程擴散,使得當兩個第二區(qū)域10a、10b不是結(jié)構(gòu)上相互分開時才存在起作用的結(jié)構(gòu)。
圖3原理上示出了在第二區(qū)域10a、10b中產(chǎn)生電荷的作用方式??煽吹剑谫|(zhì)量1和以此第一區(qū)域向右偏轉(zhuǎn)時,第一區(qū)域10的右側(cè)被壓緊,并且因此在第一區(qū)域10的右側(cè)在區(qū)域10a中產(chǎn)生正電荷(“R+”)或者空穴。與此相似,在上述運動時第一區(qū)域10的左側(cè)或者說區(qū)域10b被壓緊,并且結(jié)果,在區(qū)域10b中在彈簧左側(cè)產(chǎn)生負電荷(“L-”)或者說電子。根據(jù)摻雜自然也可能通過壓緊彈簧右側(cè)產(chǎn)生負電荷,并且通過壓緊彈簧左側(cè)產(chǎn)生正電荷。
圖4表示,質(zhì)量1或者說第一區(qū)域10的向左運動在區(qū)域10b中在彈簧左側(cè)產(chǎn)生正電荷(“L+”),并且在彈簧右側(cè)產(chǎn)生負電荷(“R-”)。
圖5以原理的方式示出,通過在絕緣的基底材料中合適地可導(dǎo)電摻雜,第三區(qū)域20可以在微機械結(jié)構(gòu)100內(nèi)構(gòu)造成具有限定電阻值的歐姆電阻。因此,第三區(qū)域20代表一種將第一區(qū)域10的振動能量轉(zhuǎn)換成熱能的轉(zhuǎn)換器。此外,通過在結(jié)構(gòu)100內(nèi)合適地可導(dǎo)電摻雜可以產(chǎn)生用于輸送電荷或電流的導(dǎo)體線路50。
在第二區(qū)域10a、10b中產(chǎn)生的電荷通過導(dǎo)體線路50輸入第三區(qū)域20的電阻元件,其中,流過電阻20的電流轉(zhuǎn)換成熱能。圖5示出,第三區(qū)域20的電阻元件的可能構(gòu)型方案在于,電阻以分離的、空間緊湊地限制的方式構(gòu)造。替代地也能夠構(gòu)造分布在第二區(qū)域10a、10b之間的電阻,其中,在這種情況下,電荷不必限定地從第二區(qū)域10a、10b中導(dǎo)出,如在圖6中原理上示出的那樣。
在圖6中示出,第三區(qū)域20的電阻元件也與壓電摻雜的第一區(qū)域10的第二區(qū)域10a、10b重疊地布置。
替代地也能夠不與壓電摻雜的第二區(qū)域10a、10b重疊地將第三區(qū)域20構(gòu)造成分布電阻。結(jié)果,由此實現(xiàn)了壓電摻雜區(qū)域10a、10b和第三區(qū)域20的“三明治式構(gòu)造”(未示出)。
借助圖5和6的微機械結(jié)構(gòu)100的實施方式能夠以恒定的強度來減振結(jié)構(gòu)100的振動。
有目的的減振
如描述的那樣,在運動或振動的結(jié)構(gòu)100中可能出現(xiàn)有意和無意的振動圖。如果電荷產(chǎn)生的示意圖是在有意振動和無意振動時不同地構(gòu)造,那么存在這種可能性,即在減振時要考慮這些差別。例如,這可以借助合適地設(shè)計的電路實現(xiàn),有意的振動保持不受干擾,其中減振寄生的振蕩圖。
圖7示出一種微機械結(jié)構(gòu)100的為此目構(gòu)造的另一個實施方式??煽吹?,除了上區(qū)域10a和10b還構(gòu)造其它壓電摻雜的下區(qū)域11a和11b,這些下區(qū)域左右布置在第一區(qū)域10內(nèi)。
例如能夠以第二區(qū)域10a、10b、11a、11b的這種布置來設(shè)置,質(zhì)量1和以此的彈簧向左和向右的運動被減振,然而,質(zhì)量1和以此的彈簧向上和向下的運動基本上不被減振。
通過圖7的摻雜區(qū)域,第一區(qū)域10的振動可以沿垂直和水平方向產(chǎn)生電荷,這些電荷可以相應(yīng)地被導(dǎo)出。例如可考慮,在質(zhì)量1向右運動時,右側(cè)第二區(qū)域10a、11a產(chǎn)生正電荷,而左側(cè)第二區(qū)域10b、11b產(chǎn)生負電荷。
在質(zhì)量1或彈簧10水平振動時,上面的第二區(qū)域10a、10b產(chǎn)生正電荷,而下面的第二區(qū)域11a、11b產(chǎn)生負電荷。
專業(yè)人員可看到,通過第一區(qū)域10的硅-基底材料的合適的壓電摻雜可將多樣化的彈簧運動模式限定地轉(zhuǎn)換成電荷。
因此在設(shè)計這種電路時設(shè)置不同的摻雜是有幫助的:這些區(qū)域在壓應(yīng)力情況下產(chǎn)生正電荷,而這些區(qū)域在拉應(yīng)力的情況下產(chǎn)生負電荷。此外,第三區(qū)域20的電阻元件也可以在這種情況下選擇式地以對中或分布的形式來布置。
結(jié)果,由此可以由不同電荷產(chǎn)生電流,使得借助前述電阻或?qū)Ь€的構(gòu)造能夠以限定的方式將不希望的機械振動功率轉(zhuǎn)換成熱能。
接通的減振
如果僅應(yīng)減振高于確定臨界振幅的振動,那么有利地還存在這樣的可能性,即以接通的實施方式來設(shè)計減振。為此,優(yōu)選需要限定電子開關(guān)閾(例如通過以電子半導(dǎo)體二極管形式的控制裝置40或控制元件來限定)。低于所述門限,電荷不導(dǎo)出到第三區(qū)域20的電阻上。只有當電壓超過開關(guān)閾的限定的界限時,電荷才導(dǎo)出到第三區(qū)域的電阻上。在這種情況下,二極管完全接通并且允許所有電荷通過,直到電壓改變了符號并且開關(guān)閾再次被建立為止。
圖8表示具有以二極管形式的兩個控制裝置40的這種接通減振,其中,二極管通過微機械結(jié)構(gòu)100的合適摻雜來構(gòu)造。對于該變型方案來說,第三區(qū)域20的電阻優(yōu)選構(gòu)造成對中元件。
調(diào)節(jié)的減振
如果也應(yīng)減振更復(fù)雜類型的振動,或者如果減振額定值與其他振動或其他參數(shù)有關(guān),那么存在這種可能性,即通過電子開關(guān)(例如以晶體管、微控制器、ASIC(集成電路)等形式的未示出的電子開關(guān),)可接通或者可控制地構(gòu)型開關(guān)閾。借助該方法也可以有利地構(gòu)造復(fù)雜的電路,這些電路或由本身或借助例如外部控制裝置(未示出)來實現(xiàn)不同的、并行作用的減振示意圖。以這種方式可有利地實現(xiàn),在第二區(qū)域10a、10b中產(chǎn)生的電荷的符號在其他不同區(qū)域中操控減振。
根據(jù)另一變型方案(在圖中未示出),根據(jù)需要也可以構(gòu)造大小不同的第三元件或電阻20。
有利地可能的是,控制裝置40、導(dǎo)體線路50的特性和第三區(qū)域20的電阻值與下面參數(shù)中的至少一個有關(guān):溫度、振幅、振動相位、振動速度、電磁場的大小、結(jié)構(gòu)100的其他振動特征、控制裝置40的計算求得的控制信號等。
可看到,本發(fā)明的具體實現(xiàn)形式是多樣化的,使得微機械結(jié)構(gòu)100的前述實施方式僅視作示例性的。
圖9示出具有微機械結(jié)構(gòu)100的微型機械組件200的方框圖。微型機械組件200可以構(gòu)造成微型機械慣性傳感器(例如加速度傳感器、轉(zhuǎn)動速率傳感器、壓力傳感器、力傳感器等)。
圖10原理上示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方式的流程圖;
在第一步驟S1中構(gòu)造至少一個可彈性變形的第一區(qū)域10。
在第二步驟S2中,在第二區(qū)域10a中至少區(qū)段地執(zhí)行第一區(qū)域10的限定的壓電摻雜。
在第三步驟S3中執(zhí)行至少一個第三區(qū)域20的導(dǎo)電摻雜。
在第四步驟S4中構(gòu)造第四區(qū)域30,可在第二區(qū)域10a中產(chǎn)生的電荷可導(dǎo)出到該區(qū)域中。
最后在第五步驟S5中執(zhí)行第二、第三和第四區(qū)域10a、20、30電連接。
當然也可考慮將上述步驟S1至S5的流程任意互換。
總而言之,借助本發(fā)明提供一種用于將機械振動能量限定地轉(zhuǎn)換成電能或熱能的設(shè)備和方法。通過微機械結(jié)構(gòu)的有目的地摻雜的區(qū)域可以通過將振動的機械能轉(zhuǎn)換成電能、緊接著轉(zhuǎn)換成熱能、由此被消散的方式來產(chǎn)生允許減振無意振動的特性。結(jié)果,以這種方式有效地減振或減少了機械振動能量,因而可以發(fā)揮明顯更小損害的作用。
專業(yè)人員在不偏離本發(fā)明的核心的情況下也將首先實現(xiàn)未公開或者僅部分公開的實施方式或者相互組合這些實施方式。