你是不是觉得加速度计这种东西，虽然看着小巧，但搞起来挺复杂？其实吧，MEMS加速度计早就慢慢代替传统那种大块头了。不过换种方式转换信号，比如压阻式或者压电式，跟电容式比起来，还是差点意思。电容式的好处可多了，灵敏度高、不怕热、直流信号也能测，还特别省电。伊朗那帮科研人员最近搞出了个好东西——三轴电容式MEMS加速度计。它只有0.65 × 0.65 mm²这么大点，把高灵敏度、低噪声和高精度这三样东西都凑齐了。这项成果最后发在了IEEE Access上，题目挺长的：Design and Simulation of a Compact Three-Axis Capacitive Accelerometer With Multiple Differential Proof Masses。这个设计最巧妙的地方在于用了方形结构，能把芯片面积利用到极致。为了减少交叉轴干扰，研究人员在x轴和y轴里分别塞进了两个差分质量块。至于z轴嘛，用的是可动极板夹层式结构。为了做出来这种结构，他们用了五掩模工艺，还得把盖帽晶圆给弄上去。因为表面微加工做横向的没问题，z轴的顶部电极就得靠异质集成了。然后他们拿COMSOL给这块加速度计做了仿真。结果显示，在± 2g到± 8g的范围内都挺稳的。偏置电压是2.5 V时，x、y方向的灵敏度都是65 mV/g，z方向达到了102 mV/g。噪声方面也挺不错，x/y方向大概是6.7 μg/√Hz，z方向则是2.5 μg/√Hz。 这块东西精度特别高，非线性误差只有0.02%到0.04%。哪怕考虑了工艺公差，误差也没超过1.1%。应力分析也证明它挺结实的。这三轴的谐振频率分别是2475 Hz、2473 Hz和2496 Hz。这种高精度的家伙肯定特别适合做惯性导航或者结构健康监测这类场景用。总的来说吧，这种差分结构设计的MEMS加速度计确实挺有前途的。