G - Physics – 02 – B
Patent
G - Physics
02
B
G02B 26/08 (2006.01) G01J 3/26 (2006.01) G01J 5/44 (2006.01) G01L 9/00 (2006.01) G01L 11/02 (2006.01) G01P 15/08 (2006.01) G01P 15/093 (2006.01) G01P 15/097 (2006.01) G01P 15/10 (2006.01) G02B 26/00 (2006.01) H01L 31/00 (2006.01)
Patent
CA 2162168
This invention relates to devices and their applications which employ a resonant semiconductor member whose vibratory motion is coupled to the radiant energy cast onto a photovoltaic energy conversion device. It also relates to such devices whose vibratory behaviour is otherwise affected and which affect can be read optically. Optical methods are used to drive die microbeam, sense the microbeam vibrations and, if certain conditions are met, produce self-oscillation with no intervening electro-optical components, thus eliminating the need for piezoresistors, drive electrodes, electrical contacts and any metallurgy for electrical interconnection. A resonant microstructure member of one electrical type (p or n) is formed over a wafer, this member extending substantially or fully over a cavity or other space in the wafer. At a location in a wall or floor of the cavity is a region of opposite type (p or n) material. The interface between the two types is a p-n junction and is the best known form of a photovoltaic structure. The flexible member and the opposite type region should be substantially in the path of the driving radiant energy. The devices of this invention act as opto- electro-mechanically coupled photodiodes-causing the flexible member to be attracted electrostatically to the opposite type region by the incident driving light. The close proximity of the flexible member to the substrate or to an integrated cover or top cap forms a Fabry-Perot interferometer capable of producing large intensity modulations of the reflected light with small displacements of the member. A preferred form would have the vibratory member located within an evacuated capsule. The top cap would seal the member off on one side, and the wafer on which it was mounted or formed would seal the other. Applications as pressure sensor, accelerometer, acoustic ranger apparatus and temperature sensitive apparatus.
L'invention concerne des dispositifs, ainsi que leurs mises en application, utilisant un élément résonnant à semiconducteurs, dont le mouvement vibratoire est couplé à l'énergie radiante projetée sur un dispositif de conversion d'énergie photovoltaïque. Elle concerne également des dispositifs, dont le comportement vibratoire est modifié et dont on peut lire optiquement la modification. On utilise des procédés optiques, afin d'exciter le microfaisceau, de détecter les vibrations du microfaisceau et, si certaines conditions sont remplies, de produire une oscillation autonome exempte de composantes d'intervention électro-optiques, ce qui élimine le recours à des résistances piézo-électriques, à des électrodes d'excitation, à des contacts électriques, ainsi qu'à toute pièce mécanique d'interconnexion électrique. On constitue un élément de microstructure résonnante d'un type électrique (p ou n) au-dessus d'une tranche, ledit élément s'étendant pratiquement ou totalement au-dessus d'une cavité ou d'un autre espace situé dans la tranche. Une région en matériau de type opposé (p ou n) se trouve au niveau d'un emplacement situé dans une paroi ou dans la base de la cavité. L'interface entre les deux types est une jonction p-n et représente la forme la mieux connue d'une structure photovoltaïque. L'élément souple et la région de type opposé devrait se trouver sensiblement dans le trajet de l'énergie d'excitation radiante. Les dispositifs décrits par l'invention servent de photodiodes couplées opto-électro-mécaniquement, ce qui provoque l'attraction électrostatique de l'élément souple vers la région de type opposé sous l'effet de la lumière d'excitation incidente. La proximité étroite de l'élément souple par rapport au substrat ou par rapport à un couvercle ou une coiffe supérieure intégrés constitue un interferomètre de Fabry-Perot pouvant produire des modulations d'intensité importantes de la lumière réfléchie avec de faibles déplacements de l'élément. D'après un mode de réalisation préféré, l'élément vibratoire est situé à l'intérieur d'une capsule sous vide. La coiffe supérieure obture l'élément sur un côté et la tranche sur laquelle il a été monté ou constitué obture l'autre côté. L'invention peut s'utiliser en tant que détecteur de pression, accéléromètre, dispositif de mesure de distance acoustique et dispositif de détection de température.
Burns David W.
Guckel Henry
Zook James David
Honeywell Inc.
Smart & Biggar
LandOfFree
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