一种全固态MEMS电场传感器、制备方法及工作方法

摘要

本公开提供一种全固态MEMS电场传感器、制备方法及工作方法，所述全固态MEMS电场传感器可实现对静态电场/交流电场的检测，对静态电场进行测量时可自动识别电场方向。所述全固态MEMS电场传感器包括一个屏蔽极板、传感极板、屏蔽导线、受控开关、放大器、电容等组件。所述全固态MEMS电场传感器的屏蔽极板、传感极板、屏蔽导线、受控开关、放大器、电容等部件采用包括集成电路工艺在内的MEMS微加工工艺制造。本公开的电场传感器不含有可动部件、不需要激励信号驱动，具有功耗低、结构简单可靠、体积小、功耗低、温度特性好、可批量加工等特点。

权利要求

1.一种全固态MEMS电场传感器，其特征在于，包括：

第一传感极板，所述第一传感极板设置在衬底上；

第二传感极板，所述第二传感极板正对所述第一传感极板设置在所述第一传感极板下方；

第一屏蔽导线，所述第一屏蔽导线的第一端连接于所述第一传感极板；

第二屏蔽导线，所述第二屏蔽导线的第一端连接于所述第二传感极板；

受控双刀单掷开关，所述双刀单掷开关的第一接线端子通过第一屏蔽导线与所述第一传感极板相连；所述双刀单掷开关的第二接线端子通过第二屏蔽导线与所述第二传感极板相连；

第一电容，所述第一电容串接在所述受控双刀单掷开关的第一触点端子和所述受控双刀单掷开关的第二触点端子之间；

第一受控开关，所述第一受控开关的接线端子与所述双刀单掷开关的第二触点端子一起接到第一电容的第二电极；所述第一受控开关的触点端子与电路地（GND）相连；

受控单刀多掷开关，所述受控单刀多掷开关的第一触点端子接电路地（GND），所述受控单刀多掷开关的第二触点端子悬空，所述受控单刀多掷开关的接线端子与所述受控双刀单掷开关的触点端子共同连接所述第一电容的第一电极；

受控单刀双掷开关，所述受控单刀双掷开关的第一触点端子连接于所述受控单刀多掷开关的第三触点端子，所述受控单刀双掷开关的第二触点端子接电路地；

运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述受控单刀双掷开关的接线端子，所述运算放大器的同相输入端接电路地；

第二受控开关，所述第二受控开关的接线端子连接于所述运算放大器的反相输入端，所述第二受控开关的触点端子连接于所述运算放大器的输出端；

第二电容，所述第二电容串接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间。

2.根据权利要求1所述的一种全固态MEMS电场传感器，其特征在于，所述全固态MEMS电场传感器的输出电压与待测电场强度成比例，比例因子与第一电容的容值与第二电容的容值的比值成正比。

3.根据权利要求1所述的一种全固态MEMS电场传感器，其特征在于，所述第一传感极板、所述第二传感极板的面积大于所述第一电容的极板面积；和/或，所述第一电容的容值大于所述第二电容的容值。

4.根据权利要求3所述的一种全固态MEMS电场传感器，其特征在于，所述第二电容的容值设计为pF级电容。

5.根据权利要求1所述的一种全固态MEMS电场传感器，其特征在于，所述第一电容、所述第二电容包括双层多晶硅电容、不同层金属电容、同层叉指金属电容或MOS电容。

6.一种全固态MEMS电场传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择衬底；

在所述衬底上制备第二传感极板、第一屏蔽导线、第二屏蔽导线、受控双刀单掷开关、第一电容、第一受控开关、受控单刀多掷开关、受控单刀双掷开关、运算放大器、第二受控开关、第二电容、金属电极、金属凸台；其中，所述金属凸台位于所述第二传感极板上方的钝化层中，且与所述第一屏蔽导线相连接，刻蚀所述钝化层，以露出所述金属电极、金属凸台；

刻蚀所述钝化层，以露出第二传感极板的上表面；

正面涂覆保护层，所述保护层覆盖所述金属电极、金属凸台、所述第二传感极板的上表面；

背面刻蚀所述衬底，以露出所述第二传感极板的下表面；

制备第一传感极板，所述第一传感极板设置于所述金属凸台上并与所述第二传感极板对齐。

7.根据权利要求6所述的一种全固态MEMS电场传感器的制备方法，其特征在于，还包括在所述衬底上设置场氧层的步骤，所述场氧层设置在所述第二传感极板的下方的衬底表面。

8.根据权利要求6所述的一种全固态MEMS电场传感器的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：采用铟锡焊或焊锡膏加热焊安装固定所述第一传感极板，以使所述第一传感极板与所述金属凸台形成电连接。

9.一种根据权利要求1所述的一种全固态MEMS电场传感器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：状态0，上电后的初始状态，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关闭合；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第一触点端子接触；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第二触点端子接触，第二受控开关闭合，保持一定时间T0；

状态1，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关断开；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第二触点端子接触；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第二触点端子接触，第二受控开关闭合，保持一定时间T1；

状态2，受控双刀单掷开关断开，第一受控开关闭合，受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第三触点端子闭合；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第一触点端子闭合，第二受控开关断开，保持一定时间T2；

状态3，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关闭合；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第一触点端子闭合；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关第二触点端子闭合，第二受控开关闭合，保持一定时间T3。

10.根据权利要求9所述的全固态MEMS电场传感器的工作方法，其特征在于，所述状态

1、所述状态2、所述状态3依次循环转换状态。

说明书

一种全固态MEMS电场传感器、制备方法及工作方法

技术领域

[0001] 本公开涉及传感器领域，进一步的涉及电场传感器领域，尤其涉及采用微纳加工技术加工的全固态MEMS电场传感器，可用于直流电场、交流电场的电场强度传感及其制备方法。

背景技术

[0002] 我国能源分布不均衡，利用特高压直流实现远距离、点对点、大功率输电具有经济优势。随着我国特高压直流输电技术领域的迅速发展，投入使用的或者是正在建设的直流输电线路，如500kV、660KV和 800kV直流输电线越来越多。随着直流输电工程规模的不断增长和低空域的逐渐开放，对输电线路周边的空间电磁环境监测需求日益迫切，高压、特高压直流输电线路电磁环境是工程设计和建设必须考虑的问题，其中一个重要方面是地面合成电场。

[0003] 电场测量具有十分重要的意义，空间电场测量的研究受到国内外许多研究者的重视。电场传感器不仅在输变电设备和线路的电磁环境评价、状态感知、缺陷识别、评价诊断等方面应用广泛。在气象领域, 电场传感器可监测地表及高空大气电场变化，获知雷电的孕育、发展及发生信息，为雷电预警提供重要指标，从而为导弹和卫星等飞行器的发射升空提供重要的安全保障、也能够为森林、景区、输电线路、石化炼厂提供预警信息。在石化领域,人体、设备、油气等当静电荷积累到一定程度后容易引发放电,造成火灾、爆炸等严重的安全事故。电场传感器可评估静电高危区域带电情况，为石化领域安全生产提供有力支撑。

[0004] 目前有许多对直流电场测量的电场传感器，包括有场磨式电场传感器、基于MEMS的电场传感器、光纤直流电场传感器及光学电场传感器等。传统的场磨式电场传感器，存在功耗较大、测量精度低、成本高等因素，难以支撑大规模部署，较难获得电力系统全面的电场状态信息。MEMS电场传感器具有体积小、功耗低、重量轻、成本低、易集成等突出特点。但现有的MEMS 电场传感器基于谐振或振动的方式工作，需要工作在谐振或振动状态。现有的MEMS电场传感器的驱动方式有电磁式、热驱动式、静电式、压电式等。所施加驱动激励信号往往造成电场畸变问题，对电场的测量产生较大的电磁干扰。光纤光栅直流电场传感器不受外界电磁干扰，但是受容易温度等因素干扰。旋转式电光晶体直流电场传感器，通过旋转消除空间电荷引起的影响，但是传感器需要光纤准直器、起偏器、电光晶体、检偏器等元件，结构较复杂，使用不方便。

[0005] 电场作为一种矢量场不仅有强度大小，还包含方向信息。待测电场有直流电场也有交流电场。需要电场传感器能够检测出待测电场的方向信息。

[0006] 针对上述问题，有必要提出一种设计合理且可以有效解决上述问题的全固态MEMS电场传感器及其制备方法。

发明内容

[0007] 本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本公开提出一种全固态MEMS电场传感器及其制备方法。

[0008] 具体地，本公开的技术方案如下：

[0009] 一种全固态MEMS电场传感器，包括：

[0010] 第一传感极板，所述第一传感极板设置在衬底上；

[0011] 第二传感极板，所述第二传感极板正对所述第一传感极板设置在所述第一传感极板下方；

[0012] 第一屏蔽导线，所述第一屏蔽导线的第一端连接于所述第一传感极板；

[0013] 第二屏蔽导线，所述第二屏蔽导线的第一端连接于所述第二传感极板；

[0014] 受控双刀单掷开关，所述双刀单掷开关的第一接线端子通过第一屏蔽导线与所述第一传感极板相连；所述双刀单掷开关的第二接线端子通过第二屏蔽导线与所述第二传感极板相连；

[0015] 第一电容，所述第一电容串接在所述受控双刀单掷开关的第一触点端子和所述受控双刀单掷开关的第二触点端子之间；

[0016] 第一受控开关，所述第一受控开关的接线端子与所述双刀单掷开关的第二触点端子一起接到第一电容的第二电极；所述第一受控开关的触点端子与电路地（GND）相连；

[0017] 受控单刀多掷开关，所述受控单刀多掷开关的第一触点端子接电路地（GND），所述受控单刀多掷开关的第二触点端子悬空，所述受控单刀多掷开关的接线端子与所述受控双刀单掷开关的触点端子共同连接所述第一电容的第一电极；

[0018] 受控单刀双掷开关，所述受控单刀双掷开关的第一触点端子连接于所述受控单刀多掷开关的第三触点端子，所述受控单刀双掷开关的第二触点端子接电路地；

[0019] 运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接所述受控单刀双掷开关的接线端子，所述运算放大器的同相输入端接电路地；

[0020] 第二受控开关，所述第二受控开关的接线端子连接于所述运算放大器的反相输入端，所述第二受控开关的触点端子连接于所述运算放大器的输出端；

[0021] 第二电容，所述第二电容串接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间。

[0022] 可选地，所述全固态MEMS电场传感器的输出电压与待测电场强度成比例，比例因子与第一电容的容值与第二电容的容值的比值成正比。

[0023] 可选地，所述第一传感极板、所述第二传感极板的面积大于所述第一电容的极板面积；和/或，所述第一电容的容值大于所述第二电容的容值。

[0024] 可选地，所述第二电容的容值设计为pF级电容。

[0025] 可选地，所述第一电容、所述第二电容包括双层多晶硅电容、不同层金属电容、同层叉指金属电容或MOS电容。

[0026] 本公开还提出一种全固态MEMS电场传感器的制备方法，包括以下步骤：

[0027] 选择衬底；

[0028] 在所述衬底上制备第二传感极板、第一屏蔽导线、第二屏蔽导线、受控双刀单掷开关、第一电容、第一受控开关、受控单刀多掷开关、受控单刀双掷开关、运算放大器、第二受控开关、第二电容、金属电极、金属凸台；其中，

[0029] 所述金属凸台位于所述第二传感极板上方的钝化层中，且与所述第一屏蔽导线相连接，

[0030] 刻蚀所述钝化层，以露出所述金属电极、金属凸台；

[0031] 刻蚀所述钝化层，以露出第二传感极板的上表面；

[0032] 正面涂覆保护层，所述保护层覆盖所述金属电极、金属凸台、所述第二传感极板的上表面；

[0033] 背面刻蚀所述衬底，以露出所述第二传感极板的下表面；

[0034] 制备第一传感极板，所述第一传感极板设置于所述金属凸台上并与所述第二传感极板对齐。

[0035] 可选地，还包括在所述衬底上设置场氧层的步骤，所述场氧层设置在所述第二传感极板的下方的衬底表面。

[0036] 可选地，还包括以下步骤：

[0037] 采用铟锡焊或焊锡膏加热焊安装固定所述第一传感极板，以使所述第一传感极板与所述金属凸台形成电连接。

[0038] 本公开还提出一种全固态MEMS电场传感器的工作方法，包括以下步骤：

[0039] 状态0，上电后的初始状态，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关闭合；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第一触点端子接触；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第二触点端子接触，第二受控开关闭合，保持一定时间T0；

[0040] 状态1，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关断开；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第二触点端子接触；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第二触点端子接触，第二受控开关闭合，保持一定时间T1；

[0041] 状态2，受控双刀单掷开关断开，第一受控开关闭合，受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第三触点端子闭合；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关的第一触点端子闭合，第二受控开关断开，保持一定时间T2；

[0042] 状态3，受控双刀单掷开关闭合；第一受控开关闭合；受控单刀多掷开关的接线端子与受控单刀多掷开关的第一触点端子闭合；受控单刀双掷开关的接线端子与受控单刀双掷开关第二触点端子闭合，第二受控开关闭合，保持一定时间T3。

[0043] 可选地，所述状态1、所述状态2、所述状态3依次循环转换状态。

[0044] 有益效果：与现有技术相比，本公开具有以下优点：

[0045] 本公开的电场传感器是一种全固态传感器，无可动部件，工作时不需要部件的振动或谐振，不需要对传感器施加谐振所需激励信号，无需设置激励源，时钟信号不受谐振频率限制，频带宽，结构与电路简单化，进一步降低了功耗，避免了现有MEMS传感器工作时电路所加电场对信号采集部件的叠加影响，还消除了所述传感器尤其是采集部件（传感极板）的积累电荷影响，因此具有自身噪声小，机械性能好，抗震性好，结构简单，体积小，能耗低。

[0046] 加工工艺与CMOS兼容，能采用CMOS工艺集成批量加工制造，适应性强，温度特性好，精度稳定性好，动态响应速度快等特点。

附图说明

[0047] 图1为本公开其中一实施例的全固态MEMS电场传感器的组成示意图；

[0048] 图2‑图6为本公开其中一实施例的开关端子示意图；

[0049] 图7为本公开其中一实施例的全固态MEMS电场传感器工作状态及工作状态转换示意图；

[0050] 图8‑图14本公开其中一实施例的全固态MEMS电场传感器的制备方法示意图。

[0051] 图中：1、金属凸台，2、金属电极，3、第一传感极板，4、第二传感极板，5、受控双刀单掷开关，6、第一受控开关，7、受控单刀多掷开关，8、第一电容，9、受控单刀双掷开关，10、运算放大器，11、第二受控开关，12、第二电容，13、第一屏蔽导线，14、第二屏蔽导线，S1.0、受控双刀单掷开关的控制端子，S1.1、受控双刀单掷开关的第一接线端子，S1.2、受控双刀单掷开关的第一触点端子，S1.3、受控双刀单掷开关的第二接线端子，S1.4、受控双刀单掷开关的第二触点端子，S2.0、第一受控开关的控制端子，S2.1、第一受控开关的接线端子、S2.2、第一受控开关的触点端子，S3.0、受控单刀多掷开关的控制端子，S3.1、受控单刀多掷开关的接线端子，S3.2、受控单刀多掷开关的第三触点端子，S3.3、受控单刀多掷开关的第一触点端子，S3.4、受控单刀多掷开关的第二触点端子，S4.0、受控单刀双掷开关的控制端子，S4.1、受控单刀双掷开关的接线端子，S4.2、受控单刀双掷开关的第二触点端子，S4.3、受控单刀双掷开关的第一触点端子，S5.0、第二受控开关的控制端子，S5.1、第二受控开关的接线端子，S5.2、第二受控开关的触点端子。

具体实施方式

[0052] 为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

[0053] 实施例1

[0054] 本实施例提出一种全固态MEMS电场传感器，如图1‑图6所示，包括：

[0055] 第一传感极板3，所述第一传感极板3设置在衬底上；

[0056] 第二传感极板4，所述第二传感极板4正对所述第一传感极板3设置在所述第一传感极板3下方；

[0057] 第一屏蔽导线13，所述第一屏蔽导线13的第一端连接于所述第一传感极板3；

[0058] 第二屏蔽导线14，所述第二屏蔽导线14的第一端连接于所述第二传感极板4；

[0059] 受控双刀单掷开关5，受控双刀单掷开关的第一接线端子S1.1通过第一屏蔽导线13与所述第一传感极板3相连；受控双刀单掷开关的第二接线端子S1.3通过第二屏蔽导线14与所述第二传感极板4相连；

[0060] 第一电容8，所述第一电容8串接在所述受控双刀单掷开关的第一触点端子S1.2和所述受控双刀单掷开关的第二触点端子S1.4之间；

[0061] 第一受控开关6，所述第一受控开关的接线端子S2.1与所述双刀单掷开关的第二触点端子S1.4一起接到第一电容8的第二电极；所述第一受控开关的触点端子S2.2与电路地（GND）相连；

[0062] 受控单刀多掷开关7，受控单刀多掷开关的第一触点端子S3.3接电路地（GND），受控单刀多掷开关的第二触点端子S3.4悬空，受控单刀多掷开关的接线端子S3.1与受控双刀单掷开关的第一触点端子S1.2共同连接所述第一电容8的第一电极；

[0063] 受控单刀双掷开关9，受控单刀双掷开关的第一触点端子S4.3连接于受控单刀多掷开关的第三触点端子S3.2，受控单刀双掷开关的第二触点端子S4.2接电路地；

[0064] 运算放大器10，所述运算放大器10的反相输入端连接所述受控单刀双掷开关的接线端子S4.1，所述运算放大器10的同相输入端接电路地；

[0065] 第二受控开关11，第二受控开关的接线端子S5.1连接于所述运算放大器10的反相输入端，第二受控开关的触点端子S5.2连接于所述运算放大器10的输出端；

[0066] 第二电容12，第二电容12串接在所述运算放大器10的反相输入端与输出端之间。

[0067] 其中，

[0068] 可选地，所述全固态MEMS电场传感器的输出电压Vout与待测电场强度成比例，比例因子与第一电容8的容值（Cs）与第二电容12的容值（Cr）的比值（Cs/Cr）成正比。

[0069] 可选地，所述第一传感极板3为上传感极板、所述第二传感极板4为下传感极板，其面积大于第一电容8的极板面积。

[0070] 可选地，所述第一电容8的容值大于所述第二电容12的容值，或者在极板间距相同的条件下第一电容8的极板面积大于第二电容12的极板面积，第二电容12的容值Cr设计为pF级电容，通常为工艺所允许的最小电容。

[0071] 运算放大器10的输出电压Vout的正负号与待测电场方向有关，对于待测直流电场，正向电场（+E）输出为正，负向电场（‑E）输出为负；若待测电场为交流电场，输出电压Vout的正负号随时间交变变化，大小也同时相应的随时间有变化。

[0072] 可选地，所述第一电容8、所述第二电容12包括双层多晶硅电容、不同层金属电容、同层叉指金属电容或MOS电容。

[0073] 可选地，所述第一传感极板3为金属板。

[0074] 其中，本实施例所涉及的开关的连接关系如图2‑图6所示：

[0075] 受控双刀单掷开关的第一接线端子S1.1、受控双刀单掷开关的第二接线端子S1.3在受控双刀单掷开关的控制端子S1.0上的控制信号的作用下，分别与受控双刀单掷开关的第一触点端子S1.2、受控双刀单掷开关的第二触点端子S1.4同时导通或断开；第一受控开关的接线端子S2.1在第一受控开关的控制端子S2.0上控制信号的作用下，与第一受控开关的触点端子S2.2导通或断开；受控单刀多掷开关的控制端子S3.0上控制信号的作用下，受控单刀多掷开关的接线端子S3.1交替与受控单刀多掷开关的第三触点端子S3.2、受控单刀多掷开关的第一触点端子S3.3、受控单刀多掷开关的第二触点端子S3.4导通；所述受控单刀双掷开关的接线端子S4.1在受控单刀双掷开关的控制端子S4.0上控制信号的作用下，交替与受控单刀双掷开关的第二触点端子S4.2、受控单刀双掷开关的第一触点端子S4.3导通；第二受控开关的接线端子S5.1在第二受控开关的控制端子S5.0上控制信号的作用下，与第二受控开关的触点端子S5.2导通或断开。

[0076] 本实施例所提出的全固态MEMS电场传感器的工作原理如下：

[0077] 如图7所示，本实施例所提出的全固态MEMS电场传感器包括如下工作状态：

[0078] 状态0，上电后的初始状态，受控双刀单掷开关5闭合；第一受控开关6闭合；受控单刀多掷开关的接线端子S3.1与受控单刀多掷开关的第一触点端子S3.3接触；受控单刀双掷开关的接线端子S4.1与受控单刀双掷开关的第二触点端子S4.2接触，第二受控开关11闭合，保持一定时间T0，状态0是传感器上电后的初始状态，为后续工作做好准备；

[0079] 状态1，受控双刀单掷开关5闭合；第一受控开关6断开；受控单刀三掷开关的接线端子S3.1与受控单刀三掷开关的第二触点端子S3.4接触；受控单刀双掷开关的接线端子S4.1与受控单刀双掷开关的第二触点端子S4.2接触，第二受控开关11闭合，保持一定时间T1；通过开关的动作，在状态1将第一传感极板3、第二传感极板4的感应电荷传递部分到第一电容8，并在第一电容8两端形成电势差，输出Vout为零；

[0080] 状态2，受控双刀单掷开关5断开，第一受控开关6闭合，受控单刀多掷开关的接线端子S3.1与受控单刀多掷开关的第三触点端子S3.2闭合；受控单刀双掷开关的接线端子S4.1与受控单刀双掷开关的第一触点端子S4.3闭合，第二受控开关11断开，保持一定时间T2，在此状态将第一电容8两端的电势转换为相应的电压输出信号Vout；

[0081] 状态3，受控双刀单掷开关5闭合；第一受控开关6闭合；受控单刀多掷开关的接线端子S3.1与受控单刀多掷开关的第一触点端子S3.3闭合；受控单刀双掷开关的接线端子S4.1与受控单刀双掷开关的第二触点端子S4.2闭合，第二受控开关11闭合，保持一定时间T3；以泄放第一电容8、第二电容12以及第一传感极板3、第二传感极板4上的电荷；

[0082] 因此，全固态MEMS电场传感器在控制信号作用下控制各个开关，使全固态MEMS电场传感器处于不同的状态，通过不同状态的转换对传感极板的感应电荷加以检测并实现传感信号的输出。上电后进入初始状态0，由初始状态0开始依次进入状态1、状态2、状态3；之后由状态3依次进入状态1、状态2至状态3；循环转换状态；时间T0、T1、T2、T3可相同，在毫秒、微秒量级，（T1+T2+T3）所对应的频率至少是待测信号频率的2倍以上。

[0083] 实施例2

[0084] 本实施例提出一种制备实施例1的全固态MEMS静态电场传感器的制备方法，如图8‑14所示，其中，仅示出下第二传感极板4、场氧层、金属电极2（金属电极2例如是PDA）与金属凸台1；第一屏蔽导线13、第二屏蔽导线14、受控双刀单掷开关5、第一受控开关6、第一电容8、受控单刀多掷开关7、受控单刀双掷开关9、运算放大器10、第二受控开关11、第二电容
12未示出。

[0085] 包括如下步骤：

[0086] 选择衬底；其中衬底可以是本领域常见的衬底，比如硅。

[0087] 在所述衬底上制备第二传感极板4、第一屏蔽导线13、第二屏蔽导线14、受控双刀单掷开关5、第一电容8、第一受控开关6、受控单刀多掷开关7、受控单刀双掷开关9、运算放大器10、第二受控开关11、第二电容12、金属电极2、金属凸台1；其中，该制备步骤例如是以CMOS工艺版图进行加工，其中第二传感极板4例如沉积在场氧层上，如图8所示；

[0088] 其中，所述金属凸台1位于所述第二传感极板4上方的钝化层中，且与所述第一屏蔽导线13相连接；

[0089] 刻蚀所述钝化层，以露出所述金属电极2、金属凸台1，如图9所示；

[0090] 刻蚀所述钝化层，以露出第二传感极板4的上表面，如图10所示；具体地，例如在第二传感极板4上方的钝化层开窗，钝化层开窗的宽度大于第二传感极板4的宽度，钝化层开窗的长度小于第二传感极板4的长度；然后刻蚀去除第二传感极板4上方的钝化层，露出第二传感极板4的上表面；

[0091] 正面涂覆保护层，所述保护层覆盖所述金属电极2、金属凸台1、所述第二传感极板4的上表面；

[0092] 背面刻蚀所述衬底，以露出所述第二传感极板4的下表面；具体地，例如采用深硅刻蚀工艺刻蚀去除第二传感极板4背面的硅，硅刻蚀停止于场氧层, 如图11所示；

[0093] 制备第一传感极板3，所述第一传感极板3设置于所述金属凸台1上并与所述第二传感极板4对齐。具体地，第一传感极板3长度大于第三步钝化层开窗的长度，宽度小于钝化层开窗的宽度，与第二传感极板4尺寸相当，为薄金属板，如铜或其它金属薄板, 如图12‑图14所示。

[0094] 可选地，还包括以下步骤：

[0095] 采用铟锡焊或焊锡膏加热焊安装固定所述第一传感极板3，以使所述第一传感极板3与所述金属凸台1形成电连接。

[0096] 可选地，还包括去除正面保护层的步骤。

[0097] 有益效果：与现有技术相比，本公开具有以下优点：

[0098] 本公开的电场传感器是一种全固态传感器，无可动部件，工作时不需要部件的振动或谐振，不需要对传感器施加谐振所需激励信号，无需设置激励源，时钟信号不受谐振频率限制，频带宽，结构与电路简单化，进一步降低了功耗，避免了现有MEMS传感器工作时电路所加电场对信号采集部件的叠加影响，还消除了所述传感器尤其是采集部件（传感极板）的积累电荷影响，因此具有自身噪声小，机械性能好，抗震性好，结构简单，体积小，能耗低。

[0099] 加工工艺与CMOS兼容，能采用CMOS工艺集成批量加工制造，适应性强，温度特性好，精度稳定性好，动态响应速度快等特点。

[0100] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。