可开关电容器制造技术

一种可开关电容器，具有：电介质；一对电极，所述电极中的第一电极在其上具有所述电介质，并且当所述可开关电容器处于非致动状态时，所述电极中的第二挠性电极被悬置在所述电介质上方；和，顶板，其设置在所述电介质和所述第二挠性电极之间并且被连接到参考电势。当所述可开关电容器被静电驱动到致动状态时，所述电极中的所述第二电极接触所述顶板，并且，当所述可开关电容器返回到所述非致动状态时，在所述顶板上的电荷被放电到所述参考电势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种可开关电容器，具有：电介质；一对电极，所述电极中的第一电极在其上具有所述电介质，并且当所述可开关电容器处于非致动状态时，所述电极中的第二挠性电极被悬置在所述电介质上方；和，顶板，其设置在所述电介质和所述第二挠性电极之间并且被连接到参考电势。当所述可开关电容器被静电驱动到致动状态时，所述电极中的所述第二电极接触所述顶板，并且，当所述可开关电容器返回到所述非致动状态时，在所述顶板上的电荷被放电到所述参考电势。【专利说明】 可开关电容器
本公开内容一般地涉及可开关电容器，更具体地涉及用于在微波传输线的输入部分和输出部分之间选择性耦合或分离微波信号的可开关电容器。
技术介绍
如本领域中所知，有时需要在微波传输线的输入部分和输出部分之间提供开关。用于完成该功能的一种装置是射频(RF)微电子机械系统(MEMS)开关。这种现存类型的开关通常具有基底，在该基底上具有两个间隔开的导电立柱。该开关包括可开关电容器，其在设置在立柱的底部之间但是与立柱的底部电隔离的基底上具有导电部分(例如，可开关电容器的下电极)。该下电极被一层固体的电介质材料覆盖。挠性导电隔膜(例如，可开关电容器的上电极)在立柱的顶部之间延伸，并且具有电连接到立柱的顶部的其端部，由此该挠性导电隔膜的中心部分被悬置在下电极的上方。微波传输线的输入部分被耦合到第一和第二电极中的一个上，并且，在传输线上的输出部分被耦合到传输线中的另一个上。 RF信号通常被施加到输入部分上，并且通过开关被电容耦合到输出部分上。更具体地，该开关包括在上电极和下电极之间耦合的可开关电压电源，用于在第一电极和第二电极之间(即，在下电极和上电极之间)产生可开关静电力。该可开关静电力改变第一和第二电极之间的间隔，因此根据可开关偏置电压电源产生的电压可选择地切换开关的电容。 更具体地，在没有由可开关电压电源产生的电压的情况下(即，在非致动或者无致动的状态下)，第二挠性电极在低电容状态下在第一电极和固体电介质层两者上方隔开。为了致动所述开关，可开关电压电源被连接在第一和第二电极之间。该偏置电压在第一和第二电极上产生了静电电荷，并且该电荷使得第一和第二电极被互相静电吸附。该吸附使得第二挠性电极的中心部分朝向第一电极向下运动，并且接触固体电介质层的顶部；这是开关的致动位置或者高电容状态。 在开关的该致动状态下，在第一和第二电极之间的间隔小于在非致动状态下的间隔。因此，在致动状态下，在第一和第二电极之间耦合的电容显著地大于在非致动状态下的电容。因此，在致动状态下，通过第一和第二电极中的一个行进的RF信号以其整体电容耦合到沿着第一和第二电极中的另一个行进的信号。 为了使得开关非致动，DC偏置电压被关闭。第二挠性电极的固有弹性然后返回到其初始位置，其表示开关的非致动状态。因为在第一和第二电极之间耦合的电容比在非致动状态下低得多，所以通过第一和第二电极中的一个行进的RF信号与沿着第一和第二电极中的另一个行进的信号进行小的电容耦合或者没有电容耦合。 本专利技术人已经意识到，在有些应用中，需要在用于高能应用的第二挠性电极上具有高的下拉电压，因为如果下拉电压太低，那么RF微波信号本身能致动开关，这是不需要的效果。如果在传统的RFMEMS开关上的下拉电压增加，那么当MEMS开关被关闭时(即，处于致动状态时)，这会增加固体电介质中的电场强度。这会导致固体电介质击穿或者固体电介质的过充电，其能导致第二挠性电极的“静摩擦”，该“静摩擦”能使得挠性隔膜甚至在DC偏置电压被关闭并且开关返回到非致动状态之后还保持位于下部或者关闭位置。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种可开关电容器，其具有:固体电介质；一对电极，电极中的第一电极在其上具有固体电介质，当可开关电容器处于非致动状态时，电极中的第二挠性电极悬置在固体电介质上方；和，设置在固体电介质和第二挠性电极之间并且被连接到参考电势上的顶板。该顶板被耦合到参考电势上。当可开关电容器被静电驱动到致动状态时，电极中的第二挠性电极接触顶板，并且，当可开关电容器返回到非致动状态时，在顶板上的电荷被放电到参考电势。 在一个实施例中，提供了一种开关,具有:固体电介质；一对电极，所述电极中的第一电极在其上具有所述固体电介质，并且当所述可开关电容器处于非致动状态时，所述电极中的第二挠性电极被悬置在所述固体电介质上方；和带孔的金属的或者阻抗的顶板，其设置在所述固体电介质和所述第二挠性电极之间并且被连接到参考电势。金属的或者阻抗的顶板制造成具有多个孔，固体电介质通过所述多个孔暴露。该结构包括可开关电压电源，其在所述第一电极和所述第二电极之间耦合，用于在所述第一电极和所述第二电极之间产生可开关静电力，以在致动状态和所述非致动状态之间静电驱动所述电容器。当所述可开关电容器被静电驱动到所述致动状态时，所述电极中的所述第二电极接触所述顶板。当该情况发生时，顶板和第二电极等电势，因而在它们之间不存在静电力。静电力通过顶板上的孔保持在顶板和下电极之间。施加到上电极上的力是施加电压和孔的组合面积的函数。此处的优势是陷入到顶板下方的电荷被顶板屏蔽，并且不影响挠性第二电极的致动电压。如果在被致动时，固体电介质在顶板有孔的地方俘获电荷，那么该电荷会是最少并且不足够抑制第二电极。一旦释放了第二电极，那么保留在顶板下方的固体电介质中的任何电荷都会在顶板处终止，因而第二电极会仅参照顶板的电势，而不是固体电介质内部的电荷。放电路径设置在顶板的无孔部分和参考电势之间，以在可开关电容器返回到非致动状态时使得顶板上的电荷去除。 在一个实施例中，设置一种开关系统，具有:基底；微波传输线，具有输入部分和输出部分；和设置在所述基底上的可开关电容器。该电容器包括:固体的电介质；一对电极，所述电极中的第一电极在其上具有所述固体电介质，并且当所述可开关电容器处于非致动状态时，所述电极中的第二挠性电极被悬置在所述固体电介质上方，并且，其中，当所述电容器被切换到致动状态时，所述电极中的所述第二挠性电极被静电驱动朝向所述第一电极；和顶板，其设置在所述固体电介质和所述第二挠性电极之间并且被连接到参考电势。可开关电压电源，其在所述第一电极和所述第二电极之间耦合，用于在所述第一电极和所述第二电极之间产生可开关静电力，以在所述致动状态和所述非致动状态之间静电驱动所述电容器。电压电源在致动电压和较低的非致动电压之间切换。当所述可开关电容器被静电驱动到所述致动状态时:在所述输入部分上的微波能量通过所述可开关电容器被耦合到所述输出部分上；并且所述电极中的所述第二电极接触所述顶板，并且在电极的第二电极上的电荷被放电到低于可开关电压电源的致动电压的电压，由此限制了跨越固体电介质层的电压。 在一个实施例中，顶板是阻抗的，电路设置成加热阻抗顶板。 在一个实施例中，电路包括阻抗顶板。 在下面的附图和说明书中说明了本专利技术的一个或者多个实施例的细节。从说明书和附图，并且从权利要求书中，本专利技术的其它特征、目的和优势会变得显而易见。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本专利技术的开关系统的俯视图； 图2A是根据本专利技术的图1的开关系统的截面概略图； 图2B是在图1的开关系统的开关中使用的顶板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可开关电容器，包括：固体电介质；一对电极，所述电极中的第一电极在其上具有所述固体电介质，并且当所述可开关电容器处于非致动状态时，所述电极中的第二挠性电极被悬置在所述固体电介质上方；顶板，其设置在所述固体电介质和所述第二挠性电极之间并且被连接到参考电势，并且，其中，所述可开关电容器被静电驱动到致动状态，所述电极中的所述第二挠性电极接触所述顶板，并且，当所述可开关电容器返回到所述非致动状态时，在所述顶板上的电荷被放电到所述参考电势。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·莫里斯，C·B·穆迪，A·马尔泽斯基，
申请(专利权)人：雷声公司，
类型：发明
国别省市：美国;US