(57)【要約】恒温槽に設けられ、予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）で、集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を安定化する方法及びシステム（１）。集積電気部品の温度は、温度感知手段によって感知され、この温度感知手段は、第１及び第２の感知素子（６１，６２）と感知回路（７２）とを備え、第１及び第２の感知素子は、集積電気部品と良好な熱接触にて配置され、第１及び第２の温度依存特性（６３、６４）を有し、第２の温度依存は、第１及び第２の特性（６３，６４）が予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）にて交わるように第１の温度依存とは異なる。感知回路は、第１及び第２の感知素子（６１，６２）を感知するため、及び第１及び第２の温度依存特性（６３，６４）を示す第１及び第２の測定信号（８３，８４）を制御回路（７１）に供給するために適合され、これはそこからの加熱手段用の制御信号を決定する。
2013512635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）で集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を安定化するための恒温化されるシステム（１）であって、このシステム（１）は、
−  恒温槽温度（Ｔｏｖｅｎ）に恒温化されるシステムを加熱する加熱手段（２１）と、
−  恒温槽（２）に配置され、温度依存特性（ｆ）を有する集積電気部品を備えた電気デバイス（７）と、
−  集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を感知する温度感知手段（６１、６２、７２）と、
−  感知温度（Ｔｃｏｍｐ）を示す測定信号（８３、８４）を受け入れるため温度感知手段（６１、６２、７２）に接続し、制御信号（８８）を供給するため加熱手段（２１）に接続して、集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）に維持する制御回路（７１）と、を備え、
上記温度感知手段は、
−  第１及び第２の感知素子（６１，６２）であって、この感知素子（６１，６２）は、集積電気部品と実質的に同じ温度（Ｔｃｏｍｐ）を有するように集積電気部品と良好な熱接触で配置され、第１及び第２の温度依存特性（６３，６４）を有し、第１及び第２の温度依存特性が予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）で交差するように第２の温度依存特性が第１の温度依存特性とは異なる、第１及び第２の感知素子（６１，６２）と、
−  第１及び第２の感知素子（６１、６２）に適用される感知回路（７２）であって、第１及び第２の温度依存特性（６３，６４）を示す第１及び第２の測定信号（８３，８４）を制御回路（７１）に供給する感知回路（７２）と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記第１及び第２の感知素子（６１、６２）は、実質的に同一である第１及び第２の感知信号（８１、８２）で感知される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記制御回路（７１）は、第１及び第２の測定信号（８３、８４）を減算して差信号（８５）とし、この差信号を増幅して制御信号（８８）として提供する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
上記制御回路（７１）は、第１及び第２の測定信号（８３、８４）を比較し、この比較結果を制御信号（８８）として提供する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項５】
第１及び第２の感知素子（６１、６２）は、第１及び第２の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１、ＴＣＲ２）とともに第１及び第２の抵抗値（ｒ１、ｒ２）を有する第１及び第２の電気抵抗器を備え、第２の抵抗の温度係数（ＴＣＲ２）は、第１の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１）とは異なる、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
第１の感知素子（６１）は、第１の温度特性（６３）を有するダイオードを備え、第２の感知素子（６２）は、第１の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１）とともに第１の抵抗値（ｒ１）を有する第１の電気抵抗器を備える、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
当該システムにおける残余誤差を除去するポスト補償回路（９０）であって、制御信号（８８）を受け入れるための制御回路（７１）に接続され、制御信号（８８）の変換としてのポスト補償信号（９１）を発生する部品を有し、かつ、集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）と予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）との差を縮小するためバイアス信号又はオフセット信号としてのポスト補償信号（９１）を当該システムへ戻り供給するポスト補償回路（９０）をさらに備えた、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
当該システムは、上記制御信号（８８）の多項式変換を実行し、その結果を当該システムへ戻す手段を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
当該システムは、制御信号（８８）の変換を行うためのルックアップテーブルを備え、その結果を当該システムへ戻す、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
恒温化されるシステム（１）は、実質的な真空パッケージ（２２）を備え、この真空パッケージは、加熱手段（２１）及び集積電気部品を配置し、集積電気部品は周囲温度から熱的に分離され、加熱手段（２１）は集積電気部品と良好な熱接触である、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
集積電気部品は、ＭＥＭＳデバイス（１１）である、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
上記ＭＥＭＳデバイス（１１）は、温度依存共振振動数（ｆ）を有するＭＥＭＳ発振器である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）にて安定化する方法であって、この方法は、
−  恒温槽温度（Ｔｏｖｅｎ）へ恒温化されるシステムを加熱する加熱手段（２１）を恒温化されるシステム（１）に設けること、
−  電気デバイス（７）を恒温槽（２）に設けること、ここで電気デバイスは、温度依存特性（ｆ）を有する集積電気部品を備える、
−  温度感知手段（６１、６２、７２）を用いて、集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を感知すること、
−  制御回路（７１）において感知された温度（Ｔｃｏｍｐ）を示す測定信号（８３、８４）を感知手段（６１、６２、７２）から受け入れて、予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）に集積電気部品の温度（Ｔｃｏｍｐ）を維持するために加熱手段（２１）へ制御信号（８８）を供給すること、を備え、
上記温度を感知することは、
−  第１及び第２の感知素子（６１、６２）が集積電気部品と実質的に同じ温度（Ｔｃｏｍｐ）を有するように上記感知素子（６１、６２）を集積電気部品と良好な熱接触にて設けること、ここで第１及び第２の感知素子（６１、６２）は、第１及び第２の温度依存特性（６３、６４）を有し、第２の温度依存性は第１の温度依存性とは異なり、それにより第１及び第２の特性（６３，６４）は予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）で交差する、
−  感知回路を用いて第１及び第２の感知素子（６１、６２）を感知して、第１及び第２の温度依存特性（６１，６２）を示す第１及び第２の測定信号（８３、８４）を制御回路（７１）に供給すること、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
上記第１及び第２の感知素子（６１、６２）は、同一の第１及び第２の感知信号（８１、８２）で感知される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記制御信号（８８）は、第１及び第２の測定信号（８３、８４）を減算して差信号（８５）となり、この差信号が増幅されて制御信号（８８）に形成されることによって決定される、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記制御信号（８８）は、第１及び第２の測定信号（８３、８４）を比較して、その比較結果を制御信号（８８）として提供することによって決定される、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記第１及び第２の感知素子（６１、６２）は、第１及び第２の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１、ＴＣＲ２）とともに第１及び第２の抵抗値（ｒ１、ｒ２）を有する第１及び第２の電気抵抗器（Ｒ１、Ｒ２）を備え、第２の抵抗の温度係数（ＴＣＲ２）は、第１の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１）とは異なる、請求項１３から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
上記第１の感知素子（６１）は、第１の温度特性（６３）を有するダイオードを備え、第２の感知素子（６２）は、第１の抵抗の温度係数（ＴＣＲ１）とともに第１の抵抗値（ｒ１）を有する第１の電気抵抗器を備える、請求項１３から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
当該方法は、システム（１）における残余誤差を除去するポスト補償ステップをさらに備え、
このポスト補償は、周囲温度の指示として制御回路（７１）から制御信号（８８）を受け入れるステップと、制御信号（８８）の変換としてポスト補償信号（９１）を発生するステップと、ＭＥＭＳデバイス（１１）の温度（Ｔｃｏｍｐ）と予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）との間の差を縮小するためバイアス信号又はオフセット信号としてポスト補償信号（９１）をシステム（１）へ戻して供給するステップと、を備える、請求項１３から１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
上記変換は、線形の、二次の、多項式の変換グループから選択される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記変換は、ルックアップテーブルの使用を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記恒温化されるシステム（１）は、加熱手段（２１）及び集積電気部品が配置される実質的な真空パッケージ（２２）を備え、集積電気部品は周囲温度から熱的に分離され、加熱手段（２１）は集積電気部品と良好な熱接触にある、請求項１３から２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
集積電気部品は、ＭＥＭＳデバイス（１１）である、請求項１３から２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
上記ＭＥＭＳデバイス（１１）は、温度依存共振振動数（ｆ）を有するＭＥＭＳ発振器である、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には温度制御システムに関し、特には恒温化された（ovenized）２重センサ制御システムに関し、及び集積電気部品用の温度を安定させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）及び特にＭＥＭＳ共振器は、非常に高い品質要因（Ｑ）を有して発振器を構築するために用いることができ、このことは、図１に示すように、それらを周波数基準装置として役立つように実施可能にすることが知られている。しかしながら、伝統的には水晶振動子がそれらのより良好な温度安定度のため、周波数基準としてしばしば用いられる。放送送信機システムにおけるように、より高い安定性が要求されるときには、恒温槽型水晶発振器がしばしば用いられる。しかしながら、そのような石英デバイスは大きく、また、石英基準を用いるシステムは、低い集積化に悩まされる。一方、ＭＥＭＳ発振器は、小さく、集積化可能であり、よって、コストを著しく低下させる。しかしながら、補償無しでのＭＥＭＳ共振器は、温度に関して周波数ドリフトの高い感度を示し（例えば１００℃の周囲温度範囲に関して±５０００ｐｐｍ）、よって、図２に示すように、水晶振動子よりも温度に関してより不安定な周波数特性を有している。
【０００３】
ＭＥＭＳ共振器は、周囲温度を感知することにより、及び測定された温度によって、例えば電気的にＭＥＭＳ共振器を補償することによって、広い周囲温度範囲（例えば１００℃の周囲温度範囲）にわたり、より良好に安定させることができる。図３は、そのような従来の解決策を図示している。周囲温度は、ＭＥＭＳデバイスと良好に熱接触する外部の温度センサによって感知され、ＭＥＭＳ発振器システムは、測定された温度に基づいて周波数制御手段によって電気的に補正される。言い換えれば、周囲温度センサは、共振器システムの周波数補償ノブを駆動する。このように、ＭＥＭＳ共振器は、１００℃の周囲温度範囲（例えば−２０℃から＋８０℃周囲温度まで）にわたり、±１００ｐｐｍ精度まで典型的に制御されるかもしれない。
【０００４】
しかしながら、それらのメカニズムの問題は、温度センサ自体の精度及び温度安定性である。温度に関するそれらのドリフトは、ＭＥＭＳ共振器の達成可能な温度安定性を制限する。これが、システムにおいて信頼できる（かつ高価な）温度基準がしばしば必要とされる理由である。
【０００５】
図４に示されるように、米国特許出願  ２００９／０２４３７４７は、１つの安定した周波数を発生するために２つの共振器を用いる。温度安定性は、温度変化に対する周波数の変化である、周波数の異なる温度係数、ＴＣＦ＝Δｆ／ｆ．１／ΔＴを有する２つの共振器を用いることにより、及び、温度ドリフトによる共振器間の周波数差を補償することによって達成される。（補償が適用されなかったならば）両方の周波数が同一のところで、所定温度Ｔｓｅｔが存在する。制御ループは、温度変化を補償し、周波数が他の温度においても同一に維持されることを保証する。したがって、共振器周波数の安定性が達成される。しかしながら、この概念には、周波数の異なる温度係数（ＴＣＦ）を有する２つの共振器を必要とし、大きなチップ面積を必要とするという欠点がある。また、両方の共振器は、さらなる回路類を必要としながら、発振器として構成されるべきである。また、所望の周波数を達成するために、両方の共振器帯（bars）での温度は同一であるべきであり、このことは、概念的には設計を一致することによって容易であるかもしれないが、実際には保証するのは非常に難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願  ２００９／０２４３７４７号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、予め規定した温度（Ｔｓｅｔ）で、集積電気部品の温度を安定化させ、複雑ではない、システム及び方法を提供することである。
【０００８】
この目的は、独立請求項のシステム及び方法による本発明に従い達成される。
そのことに本発明は、予め規定した温度で集積電気部品の温度を安定化させるための恒温化されるシステムを提供し、このシステムは、
−  恒温温度に恒温槽を加熱する加熱手段と、
−  恒温槽に設けられる電気デバイスであり、該電気デバイスは集積電気部品を備え、この集積電気部品は温度依存特性を有する、電気デバイスと、
−  集積電気部品の温度を感知する温度感知手段と、
−  感知された温度を示す測定信号を受け入れる温度感知手段に接続され、及び、予め規定した温度で集積電気部品の温度を維持するため制御信号をそれに供給する加熱手段に接続される制御回路と、
を備え、
ここで上記温度感知手段は、
−  上記集積電気部品と良好な熱接触に位置する第１及び第２の感知素子であって、この第１及び第２の感知素子は、集積電気部品とほぼ同じ温度を有し、また、第１及び第２の温度依存特性を有し、第２温度依存性は、第１及び第２の特性が上記予め規定した温度で交わるように第１の温度依存性とは異なる、第１及び第２の感知素子と、
−  第１及び第２の感知素子を感知するよう適合され、及び、第１及び第２の温度依存特性を示す第１及び第２の測定信号を制御回路へ供給するよう適合された感知回路と、
を備える。
【０００９】
集積電気部品は、例えば、マイクロエレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイス、例えばＭＥＭＳ共振器、あるいは、例えばコンデンサー、抵抗器などのような電気部品であってもよい。この出願において、用語「ＭＥＭＳ構造」、「ＭＥＭＳ部品」及び「ＭＥＭＳデバイス」は、同意語として用いられる。
【００１０】
集積電気部品は、当業者に知られる、コンデンサー、抵抗器、誘導子、電流源、電圧源、ＡＤＣコンバーター、アンプ、あるいは他の集積電気部品であることができる。
【００１１】
２つの感知素子が集積電気部品とほぼ同じ温度を有し、及び、測定されたときに予め規定した温度Ｔｓｅｔに対応した予め規定した交差点で測定曲線が交差するように両方の感知素子が異なる温度依存特性を有するように、集積電気部品と十分に良好な熱接触において２つの感知素子を用いることによって、集積電気部品の実温度が所定温度Ｔｓｅｔよりも上か、下か、あるいは等しいかを容易に決定することができ、相応してヒーターを制御することができる。制御ループにおいて測定された信号を用いることによって、所望の温度を正確に維持することができる。
【００１２】
異なる温度依存性（技術分野内で用いられるような）を有する２つの集積電気部品を設ける代わりに、集積電気部品の実温度を感知するために異なる温度依存性を有する２つの感知素子を加えることによって、集積電気部品のいずれの温度ドリフトも補償するために感知手段が存在することから、温度ドリフトを考慮することなく所望の機能（例えば加速度計、共振器、圧力計など）を実施するように単一の集積電気部品が使用され最適化可能であるので、余分な回路類は排除することができる。
【００１３】
ＭＥＭＳ構造の所望の機能から温度感知機能を分離することによって、感知素子のトリミング（例えばレーザートリミング）あるいは較正が実行可能であり、ＭＥＭＳ構造に影響を与えず及び望まない副作用をそれに導入することなく、それらの特性がわずかに変更される。
【００１４】
相対的な温度誤差のみを検出する必要があるので（つまり、実際の温度が所望温度よりも高いか低いかどうかを検知する）、誤差の大きさの絶対測定を検出する必要はない。したがって、温度に関して非常に正確で安定した特性を必要とするであろうアンプもＡ−Ｄ変換器も必要ない。このことは、システムを大いに単純化し、より実現可能にする。温度誤差の検出における利得誤差は、関係する唯一の測定が「高すぎる」、「低すぎる」であるので、求められたＴｓｅｔを達成することには無関係である。正確にではなく、どれくらい高すぎる、あるいは低すぎるかである。
【００１５】
もう一つの利点は、本発明の技術をＭＥＭＳ共振器のためだけでなく種々様々のＭＥＭＳ構造及び他の集積電気部品に用いることができるということである。
【００１６】
好ましくは、しかし必ずではなく、第１及び第２の感知素子は、例えば、ほぼ同じ振幅（amplitude）を有するが、必ずしも同じ符号又は位相又は継続時間ではないことを指し、それは好ましくは同一である第１及び第２の感知信号で感知される。
【００１７】
ある実施態様において、制御回路は、第１及び第２の測定信号を減算して差信号とし、この差信号を増幅し、及びこの増幅した差信号を制御信号として供給することに適している。
【００１８】
このような制御回路は、最小のハードウェア資源（つまりチップ面積と電源消費）、及びその単純さにより最低限の設計労力及びテスト労力ですむので容易に実行することができる。得られた増幅差信号は、所望温度Ｔｓｅｔでゼロであり、集積電気部品の温度Ｔｃｏｍｐが所望温度Ｔｓｅｔよりも高い及び低いとき、正及び負である、あるいはその逆である、曲線を典型的には有する。制御ループは、この増幅差信号を用いることができ、集積電気部品の温度が所望温度Ｔｓｅｔよりも低いときに恒温槽２のヒーター２１を関与させる。それによって、典型的に、増幅された差信号がより大きいときに、より多くの加熱パワーを用いる。
【００１９】
別の実施態様では、制御回路は、例えば、どちらが他方よりも大きいかを決めるために第１及び第２の測定信号を比較し、その比較結果を制御信号として提供することに適している。
【００２０】
これは、最小の資源のみを必要とする単純な制御回路のもう一つの例である。比較は、例えば、差動増幅器あるいは演算増幅器またはコンパレーターを用いて容易に達成することができる。
【００２１】
好ましくは、第１及び第２の感知素子は、第１及び第２の抵抗の温度係数を有する第１及び第２の抵抗値を有する第１及び第２の電気抵抗器を備え、第２抵抗の温度係数は、第１抵抗の温度係数とは異なっている。
【００２２】
異なる抵抗の温度係数（ＴＣＲ）及び適切な感知信号（例えば各抵抗器の抵抗値に反比例する大きさを有する電流信号、又は、各抵抗器の抵抗値に正比例する電圧信号）を有する一対の抵抗器を使用するとき、Ｔｓｅｔで交差点を有する、上述したような温度依存特性が得られる。このことは、制御ループを測定された信号間の比率上でのみ機能可能とし、したがってシステムは、レシオメトリック（ratiometric）であると言われる。
【００２３】
比較的小さな感知素子、つまり典型的なＭＥＭＳ構造あるいは大きなコンデンサーよりも少ないスペースを占める感知素子、を使用することによって、感知素子は、集積電気部品に極めて接近して位置することができ、感知素子の温度は、より少ないスペースを占める間、実質的にＭＥＭＳ構造の温度と同じである。さらに、基板に実装される必要はないが、例えば堆積されるかもしれない抵抗器のような単純な感知素子を選択することにより、これらの感知素子は、感知素子と集積電気部品との間の温度差をさらに縮小するので、集積電気部品自身の上方あるいはその上部にさらに取り付けられるかもしれない。
【００２４】
任意として、システムは、さらに、システムにおける残余誤差を除去するポスト補償回路を備える。このポスト補償回路は、制御信号を受け入れるため制御回路に接続され、制御信号の例えば直線的な、二次あるいは多項式の変化のようなポスト補償信号を発生する、あるいは例えばルックアップテーブルを使用する部品を有し、かつ、集積電気部品の温度と予め規定した温度との差を減じるためのバイアス信号あるいはオフセット信号としてのポスト補償信号を供給するためシステムへ戻り接続される。
【００２５】
そのようなポスト補償回路を用いることによって、例えば、オフセットのため、熱の潜在性のため、あるいは他の非理想による不正確さによってもたらされる残余誤差はさらに減じられるであろう。
【００２６】
実施態様において、恒温化されるシステムは、加熱手段及び集積電気部品が配置される実質的な真空パッケージを備え、ここで集積電気部品は、周囲温度から十分に熱的に分離されており、加熱手段は、集積電気部品と良好な熱接触にある。
【００２７】
また、予め規定した温度で集積電気部品の温度を安定させる方法を提供することも本発明の目的である。この目的は、独立請求項の特徴を有する方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、発振器及びフィルタに適用されたＭＥＭＳ共振器を示す。
【図２】図２は、恒温制御された水晶振動子の温度に関する、補償されていないＭＥＭＳ共振器に関する典型的な周波数ドリフトのプロットを示す。
【図３】図３は、ＭＥＭＳに基づいた従来のシステムを示す。
【図４】図４は、別の、ＭＥＭＳに基づいた従来のシステムを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、感知抵抗器を有しない典型的なＭＥＭＳ共振器構造の平面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図６ＡのＭＥＭＳ共振器の平面図を示し、その上部では、本発明による、異なるＴＣＲを有する感知抵抗器がＭＥＭＳ共振器と非常に接近してかつ良好な熱接触を有して配置されている。
【図５Ｃ】図５Ｃは、Ａ−Ａラインにおける、図５Ａの構造の断面を示し、ここで感知抵抗器は、互いに隣接して設けられる。
【図５Ｄ】図５Ｄは、別の断面を示し、ここで感知抵抗器は、互いの上に設けられる。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の実施形態によるＭＥＭＳデバイスを備えた真空パッケージを示す。
【図６】図６は、本発明によるシステムの実施形態を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、温度依存抵抗器の値に対応する測定電圧信号の例を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの測定された電圧信号間の差を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａの測定された電圧信号間の比較の出力を示す。
【図８】図８は、ヒーターも示して、本発明によるシステムの実施形態を示す。
【図９】図９は、第１及び第２の温度依存特性を示す。
【図１０】図１０は、ポスト補償制御ループを加えた図８のシステムを示す。
【図１１】図１１は、２重のセンサ制御の無い、本発明による２重のセンサ制御を有し、並びに本発明による２重のセンサ及びポスト補償制御を有する恒温制御されたＭＥＭＳパラメーター用の出力信号の安定性の効果を提供する。
【図１２】図１２は、図１０の実施形態を示し、ポスト補償信号がＭＥＭＳ構造のバイアス電圧である。
【図１３】図１３は、図１０の別の変形を示し、ポスト補償信号が位相同期ループに作用している。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
発明は、添付の図面及び発明の好ましい実施形態を説明する図説明においてさらに明瞭にされる。図は、縮尺によって描かれていない点に注意されたい。図は、発明の原理を記述することを意図している。さらに発明の実施形態は、異なる図の異なる特徴及び要素の組み合わせを用いることができる。
【００３０】
参考
１    システム
１１  ＭＥＭＳ構造、ＭＥＭＳ部品、ＭＥＭＳデバイス
２    恒温槽
２１  ヒーター、加熱手段
２２  真空パッケージ
３１  温度補償された水晶振動子対温度の周波数曲線
３２  補償されていないＭＥＭＳ共振器対温度の周波数曲線
５    温度センサ
６    基準温度センサ
６１  第１感知素子
６２  第２感知素子
６３  第１感知素子の温度依存特性
６４  第２感知素子の温度依存特性
６５  交差点
７    電気デバイス
７１  制御回路
８１  第１感知信号
８２  第２感知信号
８３  第１測定信号
８４  第２測定信号
８５  差信号
８６  比較信号
８７  出力信号
８８  制御信号
９０  ポスト補償回路
９１  ポスト補償信号
９２  ポスト補償を含む出力信号
Ｔｏｖｅｎ  恒温槽温度
Ｔａｍｂ    周囲温度
Ｔｓｅｔ    予め規定した温度
Ｔｃｏｍｐ  集積電気部品の温度
【００３１】
本発明は、特定の実施形態に関して、及びある図に関して記述されるだろうが、しかし発明はそれに制限されない。記述された図は、単に模式的であり、非限定的である。図において、要素のいくつかのサイズは、説明の目的のため、誇張され尺度に沿って描かれないかもしれない。寸法及び相対的な寸法は、発明の実施への実際の縮小に必ずしも対応してない。
【００３２】
さらに、実施形態及び請求範囲における第１、第２等の用語は、類似の要素間を区別するために使用され、必ずしも連続的、経時的な順を述べるためのものではない。それらの用語は、適切な状況下で交換可能であり、発明の実施形態は、ここに記述されあるいは図示された以外の他の順序における動作が可能である。
【００３３】
さらに、実施形態及び請求範囲における上、底、上方、下方、等の用語は、便宜上、使用されるものであり、必ずしも相対的な位置を述べるものではない。それらの用語は、適切な状況下で交換可能であり、ここに記述された発明の実施形態は、ここに記述されあるいは図示された以外の他の配向における動作が可能である。
【００３４】
請求範囲において使用される、用語「備える」は、それ以後に列挙する手段に限定されるように解釈すべきではない。即ち、それは、他の構成部分又は工程を排除しない。よって、そのように述べられた特徴、整数、工程、又は部品の存在を特定するように解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、工程、又は部品、あるいはそれらのグループの存在や追加を妨げない。したがって、表現「手段Ａ及びＢを備えたデバイス」の権利範囲は、部品Ａ及びＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明に関して、デバイスの唯一関連ある部品がＡ及びＢであるということを意味する。
【００３５】
本発明は、予め規定した温度Ｔｓｅｔにてマイクロエレクトロメカニカル（ＭＥＭＳ）デバイス１１の温度を安定化させるための方法及びシステムを提供する。ＭＥＭＳ構成１１は、一般に知られており、圧力センサ、共振器、圧力センサなどのような種々様々の応用例に用いられている。それらの最も大きな利点の１つは、それらが小さく、例えばＣＭＯＳチップに集積可能であるということである。
【００３６】
しかしながら、ＭＥＭＳ構造１１に関する問題は、それらの特性が温度とともに大きくドリフトするかもしれないということである。それは、例えばＭＥＭＳ共振器の場合、その周波数が１００℃の温度範囲（例えば−２０℃から＋８０℃まで）で例えば５０００ｐｐｍドリフトするかもしれないということである。例えば、ＭＥＭＳ共振器のシリコンは、典型的にはその共振周波数ｆｒｅｓ（Ｔ）に関して温度に対して−３０ｐｐｍ／Ｋの感度を有している。その、周波数の温度係数ＴＣＦは、−３０ｐｐｍ／Ｋであると言われる。
【００３７】
ＭＥＭＳ共振器１１の周波数を安定させるためのいくつかの技術がある。一つは、例えば、発振器回路のフィードバック信号を修正することによる電気的な補償によるもの（ここではさらに議論しない）であり、別のものは、予め規定した温度ＴｓｅｔにＭＥＭＳ構造１１の温度Ｔ∞ｍｐを維持することによるものである。後者は、例えば、ＭＥＭＳ構造１１を恒温槽２に置き、恒温槽温度Ｔｏｖｅｎを維持することによって行うことができる。しかしながら後者は、恒温槽内の温度が所定値Ｔｓｅｔよりも高いかあるいは低いか否かを決定するいくつかの手段を必要とする。米国特許出願２００９／０２４３７４７号において、後者は、異なった周波数温度係数ＴＣＦ１、ＴＣＦ２を有する２つのＭＥＭＳ共振器を用いることによって実行され、それら周波数を混合することに基づいた制御信号８８を発生する。本発明で用いられる原理は、ＭＥＭＳ共振器に適用可能なだけでなく、例えば加速度計あるいは圧力センサのような他の種類のＭＥＭＳ構造１１にも適用可能であるシステム及び方法を提供する。
【００３８】
図５Ｂを参照して、本発明の実施形態によれば、第１及び第２の抵抗値ｒ１、ｒ２及び抵抗の温度係数ＴＣＲ１、ＴＣＲ２を有する少なくとも２つの抵抗器６１、６２が、ＭＥＭＳ共振器１１の共振器バーの上に、電気的に絶縁された方法で、しかしそれに良好な熱接触にて処理され、システムの所望の精度に十分である。それらの抵抗値は、２つの感知信号８１（１１ｉｎ）、８２（１２ｉｎ）、例えば、得られた電圧曲線８３、８４（図７Ａ）が予め規定した温度Ｔｓｅｔに対応する交差点８５で交差するように、第１の抵抗器６１を流れる第１の直流電流８１、及び第２の抵抗器６２を流れる第２の直流電流８２、を組み合わせて選択される。それらの抵抗器は、本発明の方法による、２つの温度感知のために使用される一対の感知素子６１、６２を形成する。実施形態において、２つの感知電流１１、１２は、実質的に同じであってもよく、例えば、当該技術にて既知の回路類によるカレントミラーによって生成された２つの直流電流であってもよい。別の実施形態において、単一の感知信号（例えば直流電流１１）は、対応する第１及び第２の測定結果８３，８４が第１及び第２のストレージ手段（例えば測定コンデンサー（不図示））に保管されながら、代わりに、例えばスイッチを用いて、第１及び第２の感知素子６１、６２（例えば抵抗器）に適用されてもよい。感知後、ストレージ手段に保管された測定信号８３，８４（例えば電圧）は、制御信号８８を生成するため比較され、あるいは減算されてもよい。このように、第１及び第２の感知信号８１、８２間のいかなる差も回避することができる。
【００３９】
温度依存特性６３、６４の交差が予め規定した温度で得られる限り、抵抗器に加えて感知素子としてまた他の要素、例えばコンデンサー、ダイオード、又はその組み合わせが用いられてもよい。交差は、個々の特性あるいは他の操作の単純なスケーリングによって作成することができる。温度特性は、両方の要素に関して同じである必要はない（例えば一方の要素に関してキャパシタンス、及び他の要素に関して抵抗）。ダイオードの抵抗が温度に関して実質的に指数関数的な依存を有し、一方、電気抵抗器の依存が実質的に線形的であることは良く知られており、このように温度依存性は全く異なる。単純化のため、発明の原理は抵抗器に関してさらに記述する。比較のため、図５Ａは、図５Ｂと同じＭＥＭＳ共振器を示すが、温度センサ６１、６２を有していない。
【００４０】
図５Ｂに参照して実施形態において、第１及び第２の感知信号８１、８２は電気デバイス７によって発生される。それらは、例えば、ＭＥＭＳデバイス１１を備える同じチップにおいて発生されてもよい。別の実施形態では、感知信号８１、８２は、電気デバイス７の外部から、例えば恒温槽２の外部から供給される。所望の交差点６５（図７Ａ）及び対応の所望温度Ｔｓｅｔは、固定されてもよいし、感知信号８１、８２の変更によって変更あるいは調整可能であってもよい。外部の感知信号８１、８２を供給可能とすることは、また、いくつかの補正あるいは較正を行なうことを可能にする。
【００４１】
２つの抵抗器６１、６２をＭＥＭＳ構造１１と、特に共振器バーと、熱接触にて配置することは、電気デバイス７（例えばチップ）の動作の間、共振器バーの温度Ｔｃｏｍｐが、予め規定した温度Ｔｓｅｔにできるだけ接近して一致するようにし、それによって、共振器周波数が共振器バーの局所的な温度に最も敏感であるように、ＭＥＭＳ１１の共振器周波数をできるだけ良好に安定させる。電気デバイス（例えばチップ）の動作の間、恒温槽の内部ＴｏｖｅｎとＭＥＭＳデバイス１１の温度との間に一般的に温度差が存在することに注意すべきである。したがって、ＭＥＭＳデバイスの近くに感知素子６１、６２を配置することは、恒温槽の内側だがチップの外側に置かれた温度センサを用いることよりもより正確となる。
【００４２】
図５Ｃは、図５Ｂの構造の断面を示し、ここで、感知する抵抗器６１、６２は、共振器の上に配置された電気的な絶縁体上に位置する。このようにして、熱接触だが電気的絶縁が達成される。図５Ｄは、本発明による別の実施形態を示す。他の多くの形態を用いることができることは当業者に明らかである。
【００４３】
ある実施形態において、集積電気部品、例えばＭＥＭＳデバイス１１を有するチップ、は、真空パッケージ２２内に設けられる。パッケージ内に加熱手段２１が予想される。パッケージ２２は、真空パッケージの外部でＭＥＭＳデバイス１１から周囲温度まで熱的な隔離を提供し、加熱手段２１とともに恒温槽２あるいは恒温化されるシステム１を形成する。好ましい実施形態において、ＭＥＭＳ素子１１は、その支持脚を通して電流を導き、ジュール加熱によるＭＥＭＳデバイス１１を加熱することによって加熱可能である。ＭＥＭＳ素子１１及び温度感知手段６１、６２が、良好な熱接触にある限り、即ち実質的に同じ温度を有する限り、他のタイプの加熱手段２１を用いることができる。
【００４４】
好ましくは、感知素子６１、６２は、ＭＥＭＳ素子１１の上、下、あるいは隣接して、互いに隣接してあるいは互いの上方に配置され、電気的に絶縁されるが熱的に伝導性の層によって分離される。良好な熱接触を提供し、ＭＥＭＳ素子１１の性能をひどく悪化させない他のいずれの実施もまた使用可能である。
【００４５】
異なったＴＣＲ値は、例えば、２つのセンサループに必要な抵抗器６１、６２に関して２つの異なった材料を使用することによって達成されてもよい。図７Ａは、温度Ｔに対する第１及び第２の抵抗器６１、６２の相対的な電気抵抗ｒ＝ＡＲ／Ｒの例、つまり、一般的に第１、第２の感知素子６１、６２の温度依存特性６３、６４を示している。
【００４６】
予め規定されたＴＣＲ値を有する電気抵抗器の存在及び製造は、当該技術において既知である。例えば、ｎまたはｐ型シリコンに関する抵抗の温度係数ＴＣＲは、既知の公式により、ドーピング濃度に依存する。A.Razborsek及びF Schwagerは、「Thin film systems for low RCR resistors」において、−１５０ｐｐｍ／℃と＋５００ｐｐｍ／℃との間で調節可能なＴＣＲを有するＮｉパッドを載せたＴａＮを備えた抵抗をどのように製造できるかを記述している。米国出願ＵＳ７，６５９，１７６は、調整可能な抵抗の温度係数の抵抗器及びその製造方法について記述する。抵抗器のＴＣＲ値は、異なる材料を用いることにより変化するかもしれないが、しかし、同じ材料を含むが異なった結晶構造あるいは結晶方位、又は異なったドーピングレベルあるいは不純物準位を有する抵抗器は、また、異なるＴＣＲ値を有するかもしれない。
【００４７】
Ｔｓｅｔ付近の小さな温度範囲では、温度依存特性６３、６４の曲線は、下記の式によって近似できる：
【００４８】
Ｒ（Ｔ）＝Ｒ０（１＋αΔＴ）          （１）
【００４９】
ここで、αは、抵抗の温度係数と呼ばれ、ＴＣＲとして知られる材料特性である。「抵抗器」の用語が使用されているが、合成抵抗値ｒ１及び合成ＴＣＲ１値を有する合成抵抗器を得るために、２つ以上の個々の抵抗器の並列又は直列の組み合わせも使用されてもよい。
【００５０】
感知素子として抵抗器を用いた、本発明の実施形態において、ＴＣＲ値のうちの１つは実質的に０であり、一方、別のＴＣＲ値は正である。
【００５１】
別の実施形態では、ＴＣＲ値のうちの１つは、実質的に０であり、一方、別のＴＣＲ値は負である。
【００５２】
別の実施形態において、ＴＣＲ値のうちの１つは負であり、一方、別のＴＣＲ値は正である。
【００５３】
別の実施形態では、両方のＴＣＲ値は負であるが、異なった値を有している。
【００５４】
別の実施形態において、両方のＴＣＲ値は正であるが、異なった値を有している。
【００５５】
本発明の実施形態において、第１及び第２の感知信号８１、８２は、ＡＣ電流、ＤＣ電流であり、第１及び第２の測定信号８３、８４は、ＡＣ電圧、ＤＣ電圧である。
【００５６】
別の実施形態では、第１及び第２の感知信号８１、８２は、ＡＣ電圧、ＤＣ電圧であり、第１及び第２の測定信号８３、８４は、ＡＣ電流、ＤＣ電流である。
【００５７】
感知信号８１、８２は、連続信号あるいは中断された信号であってもよい。
【００５８】
制御回路７１の実施形態において、感知素子６１、６２（例えば抵抗器）から来る測定信号８３、８４（例えば電圧）は、減算され、任意的に増幅され、図７Ｂに示すように例えば差信号８５を生成する（あるいは、第１測定信号が第２測定信号から減算される、又はその逆、か否かに応じて、その逆数）。任意的に、測定信号８３、８４のうちの１つは、減算前に縮小する（scaled）ことができる。図７Ｂの差信号８５が正であるとき、ＭＥＭＳデバイス１１の温度Ｔｃｏｍｐは、Ｔｓｅｔよりも高く、恒温槽２は冷やされるべきである。これは、受動的な場合、ヒーター２１に電力を供給しないことにより冷却を達成してもよい。差信号８５が負であるときには、ＭＥＭＳデバイス１１の温度Ｔｃｏｍｐは、Ｔｓｅｔよりも低く、恒温槽２を加熱する必要がある。実際上、恒温槽温度Ｔｏｖｅｎは、典型的に、周囲温度よりも少なくとも１０℃高く選択され、その結果、受動的な冷却が使用可能である。ヒーター２１へ供給される実際の加熱電力は、例えば、差信号８５の大きさ（amplitude）に、比例するか、二次的、あるいは指数関数的、あるいは別の関係であってもよい。言い換えれば、方法は、１つの温度センサ６１の温度特性（例えば抵抗）を第２の温度センサ６２の温度特性（例えば抵抗）と比較することを含むことができる。温度制御ループによって、恒温槽温度Ｔｏｖｅｎは、特性が交差する（比較結果の差が０である）ところの温度Ｔｓｅｔとされ、その結果、ＭＥＭＳ構造１１の出力（例えばＭＥＭＳ共振器の場合、周波数）は、安定した出力信号を発生するように調整される。その方法は、発振器、フィルタ、ミキサー、及び他をものを含む、すべての種類のＭＥＭＳ構造に関して用いることができる。その方法は、また、抵抗器またはコンデンサーの特性を安定させるためのように、電気機械的な目的のため以外の他の統合電気要素に関しても用いることができる。
【００５９】
別の実施形態において、測定信号８３、８４は、例えばコンパレーター（図示せず）を用いて、互いに比較され、図７Ｃに示すように例えば比較信号８６を生成する。図７Ｃの信号８６が正であるとき、ＭＥＭＳデバイス１１の温度Ｔは、Ｔｓｅｔよりも低く、恒温槽２は加熱されるべきである。コンパレーターの構造に応じて、他の比較信号８６が発生されてもよく、例えば正または負電圧を切り取ってもよく、しかし、当業者は、加熱手段２１によって必要とされるようにそのような信号を容易に適応させることができる。
【００６０】
図６は、本発明によるシステム１の実施形態を示す。恒温槽温度Ｔｏｖｅｎの制御は、２つの要素６１、６２の間の特性の比率または差に基づく。システム１は、恒温槽２を備え、この恒温槽には、ＭＥＭＳデバイス１１を備える電気デバイスが設けられ、電気デバイス７は、ＭＥＭＳ構造１１、及び上述したような異なる温度依存特性６３、６４を有する２つの温度センサ６１、６２つまり例えばＴＣＲ１、ＴＣＲ２を有する２つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２を備える。このシステムは、さらに、ＭＥＭＳ構造１１、特にその要素１１の温度Ｔｃｏｍｐを、制御するための、又は、固定したあるいは所望の温度Ｔｓｅｔに設定するための制御ループを実行する制御回路７１を備える。制御回路７１は、電気デバイス７の一部、あるいは恒温槽２の一部であってもよい。そのシステムは、以下のように動作する。各抵抗器Ｒ１、Ｒ２の抵抗ｒの変化が図７Ａに図示され、関数ｒ１（Ｔ）及びｒ２（Ｔ）として記されている。両抵抗は、温度Ｔの関数である。考察の温度範囲において、ｒ１（Ｔ）及びｒ２（Ｔ）が等しい１（一つだけ）点が存在する。この点は、所定温度Ｔｓｅｔによって定義される。この温度、つまりｒ１（Ｔｓｅｔ）＝ｒ２（Ｔｓｅｔ）に関して、この式は、Ｔｓｅｔ、つまり目標とされた恒温槽温度でのみ有効である。制御ループは、ｒ１（Ｔｓｅｔ）＝ｒ２（Ｔｓｅｔ）となるように恒温槽温度を制御する。これが実現されたとき、恒温槽の温度は、Ｔｓｅｔであり、Ｔｓｅｔに維持される。実際、Ｔｓｅｔは、測定曲線８３、８４の交点に位置し、それは、感知信号６１、６２が同一であるとき、特性曲線の交点に同じである。そうでなければ、曲線はファクターｍでシフトされる。ここでｍは、感知信号６１、６２の大きさ（amplitude）の比率である。
【００６１】
定常状態動作において、ＭＥＭＳデバイス１１の温度は、Ｔｓｅｔで維持され、温度ドリフトが除去される。制御ループがＤＣ（積分器）で無限の利得を有しているならば、この制御ループは、感知回路類における温度依存オフセットのような、非理想の他の回路のない絶対的な平均温度精度を達成する。
【００６２】
制御ループ７１は、当業者に知られたいかなるアルゴリズムを用いて、アナログまたはデジタルの方法で実行されてもよい。追加的に、制御ループ７１は、恒温槽２においてＭＥＭＳ構造１１を制御し監視するための回路を提供してもよい。制御ループは、一般的に、システム７を効果的に操作する、あるいは上述したように出力信号８７（例えば図６においてＭＥＭＳ構造の共振器の周波数）を調整するのに必要ないかなる要素あるいはメカニズムを含むことができる。特に、制御ループは、ＭＥＭＳデバイス１１の温度がＴｓｅｔに維持されることを保証するだろう。ＭＥＭＳ構造１１の信号品質要因及びパラメータも、また、制御ループによって記録され及び／又は監視されてもよい。共振器材料、特性及び構造と同様に、熱変動、ノイズ、弾性、応力、圧力、負荷ひずみ（applied strain）、及び電圧、電界及び電流を含む電気的なバイアスのような要因は、共振器１１の出力に影響するかもしれない。これらの要因を監視することは、共振器の出力信号の寄与因子と共振器の出力信号特性との間の関係を進展させるのに有用かもしれない。これらの関係を理解することは、発生した出力信号８７にわたりより多くの制御を有することを可能にする。
【００６３】
図８は、図６の変形であり、本発明による恒温化されるシステム１を示す。第１及び第２の感知素子６１、６２及び制御回路７１の目的は、周囲温度にかかわらず、Ｔｓｅｔに等しい、恒温槽２内の温度を安定して維持することである。結果として、部品のパラメータ変動は、非常に小さくなる。２つの温度センサ６１、６２は、ＭＥＭＳ部品１１の温度を感知する。センサ６１、６２は、温度に異なった依存性を有している。それらは、２つの温度依存値Ｓ１、Ｓ２、例えば上述したように測定電圧Ｖ１、Ｖ２、を出力する。制御ループ７１は、ＭＥＭＳ部品１１の温度Ｔｃｏｍｐを制御するヒーター２１を駆動する。制御ループは、ｍ＊Ｓ２＝Ｓ１であるように恒温槽温度を制御する。ここで、ｍは予め規定した一定の実数である。この式は、１つの単一温度Ｔｓｅｔでのみ有効である。したがって、ループが安定したとき、部品１１の温度は、Ｔｓｅｔであり、よって、その温度依存パラメータは安定している。これは図９に示される。
【００６４】
ヒーター制御信号８８は、周囲温度Ｔａｍｂの関数であることを観察することができる。実際に、周囲温度が下がると、恒温槽２を囲む周囲温度により、マイクロ恒温槽２における部品温度も下がるだろうということが推測される。したがって、Ｓ１及びｍ．Ｓ２の両方が同様に変化するであろう（それらは温度依存性の符号によって増加あるいは減少するかもしれない）。このことは、目標とした温度Ｔｓｅｔへ再び恒温槽２を加熱するように、ヒーター制御信号８８を補正するために制御ループ７１のきっかけとなるであろう。実際に、ループは、ｍ．Ｓ２をＳ１に等しく戻させるだろう。制御信号７４が周囲温度Ｔａｍｂの関数であることは、この例から見ることができる。したがって、２重センサ温度安定化ループ７１は、温度センサとして用いることができる。
【００６５】
図８に示される２重のセンサ制御ループ７１は、理論的に完全であるが、実際には非理想に苦しむかもしれない。これは、加熱された部品パラメータ（例えば周波数）の残余の温度依存性に帰着するかもしれない。言い換えれば、Ｔｓｅｔは、周囲温度変化にわたり一定であると思われているが、図１１（「２重のセンサ制御のみ」によって示された曲線）に示されるように、Ｔｓｅｔは、周囲温度に関して僅かな残留変化を有するかもしれない。このことは、部品のパラメータが温度に関して依然として変化するであろうということを意味する。これは望まないものである。本発明の別の態様によれば、図１０に図示するように、この残余の温度依存性は、ポスト補償によってさらに減少されるかもしれない。この方法では、周囲温度Ｔａｍｂを感知する必要がある。Ｔａｍｂの測定は、補償機構を操作し、このことは、ループの非理想部品を修正する。非理想による元の残余の温度ドリフトは小さいので、Ｔａｍｂの測定は、あまり正確である必要がない。ポスト補償機構は、興味のあるパラメータ（例えば共振器周波数）に影響を与えることができ、温度には影響を与えないあらゆる独立した種類のものであることができる。例えば、周囲温度Ｔａｍｂを表す制御信号８８は、ＭＥＭＳ部品１１（図１２）のバイアス電圧を操作してもよい。別の実施形態は、入力としてＭＥＭＳ発振器を設け、調整された出力周波数を提供する後段のＰＬＬ（図１３）を調整する。この追加の補償９０は、数学のいずれの種類のもの、例えば、線形的、二次的、多項式的なもの、ルックアップテーブルに基づくもの、あるいは当業者に既知の他のいずれの補償に基づくものであることができる。ポスト補償９０の動作、及び部品パラメータあるいは出力パラメーター（例えば周波数）における効果９２は、ポスト補償９０の無いシステムに対応する曲線８７よりもより平坦な曲線を有する図１１に図示されている。
【００６６】
以前に述べたように、２重のセンサループ７１は、アナログループあるいはデジタルループとして実行されるかもしれない。したがって、周囲温度出力Ｔａｍｂは、アナログまたはデジタルになりえる。また、ポスト補償機構９０もまた、アナログまたはデジタルになりえる。
【００６７】
ポスト補償９０は、独立した制御信号（例えばＭＥＭＳ部品１１のバイアス電圧）を制御することができるが、それはまた、温度ループ部品に作用することができる。ポスト補償機構９０は、また、システムの一部ではなく外部パラメーターに作用してもよい。例えば、周囲温度測定は、部品パラメータを用いて、外部システムにおけるポスト補償として役立つことができる。例えば、ポスト補償は、恒温化されたＭＥＭＳに基づいた発振器を用いる外部ＰＬＬにおいて行うことができる。
【００６８】
要約すると、マイクロエレクトロメカニカル構造１１に関する温度Ｔｃｏｍｐを制御するための制御システム１がこの明細書に記述されている。本発明の１つの態様によって、システム１が提供される。そのシステム１は、熱源２１、マイクロエレクトロメカニカルデバイス１１、及び、それぞれ異なった温度特性６３、６４を有する２つのセンサ６１、６２（２重のセンサ）好ましくは、抵抗の異なった温度係数ＴＣＲを有する２つの抵抗器を有する恒温槽２を備える。そのシステム１は、温度Ｔｃｏｍｐを一定の（あるいは所望の）温度Ｔｓｅｔに設定するための制御ループを実行するための制御回路７１をさらに備える。発明の別の態様によれば、方法が提供される。この方法は、第１の温度センサ６１の温度依存特性６３，６４を、第２の温度センサ６２の温度依存特性６４と比較すること／第２の温度センサ６２の温度依存特性６４から減算することを備える。制御ループ７１は、ＭＥＭＳ構造１１の温度Ｔｃｏｍｐを比較／減算の出力に基づいた一定の（あるいは所望の）温度Ｔｓｅｔに設定する。任意的に、ヒーター２１用の制御信号８８が周囲温度Ｔａｍｂの表示として用いられてもよく、システム１における残余誤差を補償するためにポスト補償ループ９０を駆動するために用いられもよい。このポスト補償９０は、例えばＭＥＭＳデバイスのバイアス電圧、ＰＬＬなどへのオフセット、あるいは温度ループに依存しない他のいずれの制御信号であることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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2013512635.tif 000023