ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ Советский патент 1971 года по МПК H03K17/52 

Изобретение отиосится к электронной технике. Известно электростатическое реле, в котором гибкая мембрана перемещается под действием электростатического притяжения со стороны управляющего электрода. Реле содержит подложку 1, мембрану 2, изолирующий слой диэлектрика 3, зазор 4, контактный выступ 5 и управляющий электрод 6. Полость между управляющим электродом и гибкой мембраной представляет собой плоский конденсатор с двуслойным диэлектриком. Для такой системы сила притяжения, действующая на единицу мембраны, определяется формулой: Р- ( 1 J I 8- V и: + dJB где и - рабочее напряжение; Н - длина рабочего участка мембраны; а - величина зазора; d - толщина изолирующего слоя диэлектрика;е - диэлектрическая проницаемость материала изолирующего слоя. Предлагаемое реле отличается тем, что для снижения напряжения срабатывания края мембраны закреплены через изолирующий слой диэлектрика на поверхности управляющего электрода. В этом устройстве полость между управляющим электродом и мембраной также представляет собой плоский конденсатор с двуслойным диэлектриком, но один из слоев (зазор) имеет форму клина. Для такой системы сила притяжения определяется формулой: 8T:d(kH + dlt) Здесь k где а - величина зазора в месте максимального удаления мембраны от поверхности изолятора. При выводе уравнения (2) для простоты предполагалось, что величина зазора от нуля до максимального значения изменяется по линейному закону. Из чисто качественных соображений ясно, что электростатическая сила притяжения мембраны к управляющему электроду наиболее велика там, где зазор 4 сходит на нет, т. е. его величина приближается к нулю. При подаче рабочего напрял :ения пленка под действием электростатических сил прижимается к слою диэлектрика вначале в углах зазора. При этом точка, где зазор сходит на нет, смещается в сторону от угла, наибольщая сила притяжения теперь действует в точке нового положения угла зазора и т. д.

браженным на фиг. 2, т. е. такое, когда изолирующий слой диэлектрика 3 нанесен на обращенную к управляющему электроду сторону мембраны 2 и неремещается вместе с ней, а рабочий зазор образован пространством между этой сложной иленкой и управляющим электродом.

Приведем оценочное сравнение рабочих напряжений известной и предлагаемой систем при равенстве сил, действующих на мембрану. Обозначим через Ui рабочее напряжение прибора на фиг. 1, через f/a - величину зазора на фиг. 1 к максимальной величине зазора на фиг. 2. Из уравнений 1 и 2 можно получить:

.(3)

Для используемых на практике величин: е 10; d 0,5 мкм; kH 1 мкм получаем fy 4, 6.

Значительного дальнейщего снижения рабочего напряжения можно добиться, как очевидно из уравнения (3), применив изолятор с высокой диэлектрической проницаемостью.

Использование предлагаемого устройства, например в пленочных электростатических реле, позволит умепьшить напряжение срабатывания этих реле или соответственно увеличить значение коммутирующего напряжения.

Снижение рабочего напряжения пленочных реле даст возможность иснользовать их вместе с интегральными схемами, расширит возможности микроэлектроники.

Возможно использование предлагаемого устройства и в других приборах, например пленочных электростатических микрофонах, динамиках и др.

Предмет изобретения

Электростатическое реле, содержащее подвижную пластину в виде гибкой мембраны, управляющий электрод и контактный выстун,

укрепленные на изоляционном основании, причем поверхность пластины отделена от управляющего электрода изолирующим слоем диэлектрика и зазором, отличающееся тем, что, с целью снижения напряжения срабатывания, края мембраны закреплепы через изолирующий слой диэлектрика на поверхности управляющего электрода.

3 7

SSSSS SK SS2: S2-2SS2..S357

4V

12 J «

ш$$$$$$ж $$$ щ

i.SSSX v XSLSSXVvsS

(uc 2