, що забезпечують працездатність всього Пристрої. Перший - тонка балка, закріплена в анкері зліва від нижнього електрода, використовуваного для подачі керуючої напруги. Другий важливий елемент - широка консоль, підвішена над електродом, спрямована до ВЧ лінії передач.
Як тільки прикладена сила досягає порогового значення спрацьовування, що відбувається, коли електростатичні сили стають більше сил пружності, консоль різко падає на нижній електрод, замикаючи при цьому електричні контакти (рис. 8 а). Консоль повертається у вихідне положення після того, як прикладена напруга стане нижче порогового значення розмикання контактів, яке зазвичай буває багато нижче напруги спрацьовування. Таке Гістерезисні поведінка характерна для всіх мікропереключателей.
Рисунок 8 - Зображення разомкнутого і замкнутого ключа
Послідовні ключі мають, як правило, металеві контакти і тому володіють малими вносяться втратами і відмінною лінійністю. Для багатьох практичних застосувань важливо, щоб у перемикача були мінімальні вносяться втрати і низька робоча напруга. Чим вище вносяться втрати, тим більше споживання енергії, і тим гірше коефіцієнт шуму системи. Ключі з металевими мембранами мають невеликі вносяться втрати, рівні напруги перемикання, сумісні з твердотільними перемикачами, високу швидкість перемикання і хорошу лінійність.
На малюнку 9 показаний мембранний перемикач. Вхідний ВЧ сигнал подається через внутрішній з'єднувальний елемент на верхню частину мембрани. Вихідна лінія, розташована під мембраною, кріпиться за допомогою тонкої металевої смужки.
Рисунок 9 - Простий мембранний перемикач
На малюнку 9 б показаний вид мембранного перемикача зверху. Коли на керуючий електрод подається напруга, електростатичні сили змушують мембрану опускатися вниз. При достатньому напрузі мембрана сильно деформується і входить в контакт з нижньою лінією передавши, замикаючи два полюси, як показано на малюнку 9 в. Коефіцієнт розв'язки ключа в розімкнутому стані визначається величиною паразитної ємності між мембраною у верхньому положенні і нижньою лінією передач. Розв'язка між входом/виходом може бути поліпшена за допомогою додаткового діелектричного шару, нанесеного на лінію передач, який одночасно з цим знижує залипання між контактами.
. 2 Розробка перемикачів з низьким напругою спрацьовування
Мікроперемикачі з високою напругою спрацьовування несумісні з традиційні?? і технологіями виготовлення ІС, оскільки для застосування в ВЧ і мікроелектронних системах напруги повинні бути не вище 5 В. Напруга спрацьовування (опускання виконавчого механізму) можна зменшити трьома способами:
збільшенням площі електродів;
зменшенням зазору між виконавчим механізмом (бал кою, мембраною) і нижнім електродом;
зменшенням пружності структури.
Компактність і мініатюрність є важливими показниками мікросистем, тому метод збільшення площі електродів практично ніколи не застосовується. У другому випадку існують обмеження на величину зазору, пов'язані з втратами на відображення ВЧ сигналу. Найбільш гнучким є третій підхід, оскільки зниження пружності конструкції не тягне за собою значної зміни розмірів, ваги і ВЧ характеристик мікропереключателей. Було показано, що при використанні в ключах дуже еластичних складчастих підвісних пружин і збільшенні зони дії електростатичного поля значно знижується напруга спрацьовування. Останні розробки мікропереключателей: з використанням серпантинових і консольних пружин, а також підвісних консольних конструкцій, продемонстрували можливість зниження напруги спрацьовування до рівня 14. ..16 В.
. 3 Перемикачі з ртутним контактом
У Центрі мікроелектроніки в Північній Кароліні (MCNC) розроблено електростатичне механічне реле, реалізоване на полікремнієвої підкладці, з мікрокраплі ртуті на кінці контакту, Консоль, сформована на полікремнію, має наступні параметри: товщину 2мкм, ширину 2... Змкм, довжину 300 ... 500 мкм. На рис. 10 наведена схема реле, що складається з полікремнієвої балки і фіксованих керуючого і сигнального електродів.
Рисунок 10 - реле з ртутним контактом.
Балки формуються з полікремнію (Poly 1) товщиною 2 мкм, а сигнальний електрод - з полікремнію (Poly 0) товщиною 0.5 мкм. Захисний 2-х мікронний оксидний шар витравлюється за допомогою HF. Для вивільнення балок використовується один з таких методів: сушіння за допомогою CO 2, травлення в парах HF або сублімації в р-діхлорбензоли. Після цього отримана структура піддається дії парів ртуті. Ртуть строго осідає в спеціально виділених зонах, виконаних з матеріалу, що вступає в реакцію тільки...
