Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока
Номер патента: 3062
Опубликовано: 26.12.2002
Авторы: Сенгупта Сомнат, Стоувелл Стивен К., Зу Йонгфей, Сенгупта Луиз К.
Формула / Реферат
1. Вариконд, содержащий слой (16) перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй электроды (18, 20), примыкающие к нему, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый слой (34) неперестраиваемого диэлектрика, примыкающий к первому электроду, и третий электрод (38), примыкающий к первому слою неперестраиваемого диэлектрика, причем указанные третий и первый электроды и указанный первый слой неперестраиваемого диэлектрика образуют собой первый разделительный конденсатор по постоянному току, а также второй слой (36) неперестраиваемого диэлектрика, примыкающий ко второму электроду, и четвертый электрод (44), примыкающий ко второму слою неперестраиваемого диэлектрика, причем указанные четвертый и второй электроды и указанный второй слой неперестраиваемого диэлектрика образуют собой второй разделительный конденсатор по постоянному току.
2. Вариконд (10) по п.1, в котором емкость между указанным первым и вторым электродами меньше емкости между указанными первым и третьим электродами, по меньшей мере, приблизительно в 20 раз.
3. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет величину диэлектрической проницаемости в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 2000.
4. Вариконд (10) по п.1, дополнительно содержащий подложку (12), служащую в качестве основания для указанного слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика и для указанных первого и второго слоев неперестраиваемого диэлектрика.
5. Вариконд (10) по п.4, в котором подложка содержит одно из следующей группы веществ: MgO, оксид алюминия, LaAlO, сапфир и керамика.
6. Вариконд (10) по п.4, в котором подложка содержит в себе, в общем случае, плоскую поверхность, слой перестраиваемого сегнетоэлектрика расположен, в общем случае, на плоской поверхности подложки, первый и второй электроды расположены на поверхности слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные первый и второй электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними первого зазора, первый и второй слои неперестраиваемого диэлектрика расположены, в общем случае, на плоской поверхности подложки, третий электрод расположен на поверхности первого слоя неперестраиваемого диэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные третий и первый электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними второго зазора, и четвертый электрод расположен на поверхности второго слоя неперестраиваемого диэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные четвертый и второй электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними третьего зазора.
7. Вариконд (10) по п.6, в котором указанные второй и третий зазоры имеют встречно-штыревую компоновку.
8. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит композиционную керамику из титаната бария-стронция.
9. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит BSTO-MgO, BSTO-Al2O4, BSTO-СаТiO3, BSTO-MgSrZrTiO6 или их комбинацию.
10. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет степень перестраиваемости в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 80%.
11. Вариконд (10) по п.7, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит один из следующих материалов:
толстопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик,
объемную керамику из перестраиваемого сегнетоэлектрика и
тонкопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик.
12. Вариконд (56), содержащий слой (68) перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй электроды (60, 62), расположенные на его противоположных сторонах, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый и второй слои (74, 76) неперестраиваемого диэлектрика, первый из которых примыкает к первому электроду, а второй - соответственно ко второму, а также третий электрод (80), примыкающий к внешней по отношению к центру вариконда поверхности первого слоя, и четвертый электрод (78), примыкающий к внешней по отношению к центру вариконда поверхности второго слоя.
13. Вариконд (56) по п.12, в котором емкость между указанным первым и вторым электродами меньше емкости между указанными первым и третьим электродами, по меньшей мере, приблизительно в 20 раз.
14. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет величину диэлектрической проницаемости в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 2000.
15. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет степень перестраиваемости в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 80%.
16. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит один из следующих материалов:
толстопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик,
объемную керамику из перестраиваемого сегнетоэлектрика и
тонкопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик.
17. Вариконд (56) по п.12, в котором указанные первый и третий электроды и первый слой неперестраиваемого диэлектрика образуют первый многослойный разделительный конденсатор (100) по постоянному току, а указанные второй и четвертый электроды и второй слой неперестраиваемого диэлектрика образуют второй многослойный разделительный конденсатор (102) по постоянному току.
18. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит композиционную керамику из титаната бария-стронция.
19. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит BSTO-MgO, BSTO-MgAl2O4, BSTO-СаТiO3, BSTO-MgTiO3, BSTO-MgSrZrTiO6 или их комбинации.
Текст
1 Перекрестная ссылка на родственную заявку на патент Настоящая заявка на патент имеет приоритет предварительной заявки на патент США 607107,684 от 9 ноября 1998 г. Область техники Настоящее изобретение относится, в общем случае, к перестраиваемым напряжением варикондам, объединенным с разделительными конденсаторами по постоянному току. Предшествующий уровень техники Вариконды представляют собой перестраиваемые напряжением конденсаторы, емкость которых зависит от приложенного к ним напряжения. Это свойство может находить применение в высокочастотных (ВЧ) схемах с электронной настройкой, например в фильтрах, фазовращателях и т.д. Наиболее широко используемый варактор представляет собой варактор на полупроводниковом диоде, который имеет преимущества, заключающиеся в том, что он имеет хорошую перестраиваемость и низкое регулирующее напряжение, но обладает низкой добротностью, малой допустимой мощностью и ограниченным диапазоном изменения емкости. Новый тип вариконда представляет собой сегнетоэлектрический вариконд, в котором регулировку емкости осуществляют путем изменения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрического материала, изменяя напряжение смещения. Сегнетоэлектрические вариконды имеют высокую добротность, высокую допустимую мощность и широкий диапазон изменения емкости. Один вариант сегнетоэлектрического вариконда раскрыт в патенте США 5,640,042 под названием "Тонкопленочный сегнетоэлектрический вариконд", авторами которого являются Томас Е. Коссика и др. ("Thin Film FerroelectricVaractor" by Thomas E. Koscica et al). В этом патенте раскрыт планарный сегнетоэлектрический вариконд, содержащий слой несущей подложки, нанесенный на подложку высокотемпературный сверхпроводящий слой металла, средство совмещения кристаллических решеток,слой тонкопленочного сегнетоэлектрика, нанесенный на слой металла, и множество металлических проводников, расположенных на слое сегнетоэлектрика и обеспечивающих электрический контакт с линиями высокочастотной (ВЧ) передачи в устройствах настройки. Другой вариант перестраиваемого конденсатора с использованием сегнетоэлектрического элемента в совокупности со сверхпроводящим элементом раскрыт в патенте США 5,721,194. Перестраиваемые вариконды с использованием сегнетоэлектрического слоя и различные устройства, содержащие в себе такие вариконды, также раскрыты в заявке на патент США 09419.126, которая имеет название "Перестраиваемые напряжением вариконды и перестраиваемые устройства, содержащие в себе такиеTunable Devices Including Such Varactors"), с датой подачи 15 октября 1999 г., права на которую переданы патентовладельцу настоящего изобретения. При использовании таких варикондов в различных устройствах в линию ВЧ передачи необходимо вводить разделительные конденсаторы по постоянному току, обеспечивающие развязку других частей системы ВЧ от постоянного напряжения смещения. Указанные устройства блокирования прохождения постоянного тока в линии передачи могут вносить дополнительные потери в ВЧ-систему и приводить к неудобствам при осуществлении схемных решений ВЧ-системы и в ее конструкции. Существует необходимость в варикондах с уменьшенными потерями, вносимыми устройствами блокирования прохождения постоянного тока, но имеющих высокую степень перестраиваемости, для их использования в перестраиваемых схемах MB (метровых волн), ДМВ (дециметровых волн), СВЧ (сверхвысокочастотного) диапазона и других, например в фильтрах,фазовращателях, генераторах, управляемых напряжением, и так далее. Раскрытие изобретения Сборочный узел, представляющий собой перестраиваемый напряжением диэлектрический вариконд, созданный в соответствии с данным изобретением, содержит слой перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй слои неперестраиваемого диэлектрика. Примыкающие к слою перестраиваемого сегнетоэлектрика первый и второй электроды образуют перестраиваемый конденсатор. Первый и второй электроды выполнены примыкающими соответственно к первому и второму неперестраиваемым слоям. Третий электрод примыкает к первому слою неперестраиваемого диэлектрика,при этом третий и первый электроды и первый слой неперестраиваемого диэлектрика образуют первый разделительный конденсатор. Четвертый электрод примыкает ко второму слою неперестраиваемого диэлектрика, при этом четвертый и второй электроды и второй слой неперестраиваемого диэлектрика образуют второй разделительный конденсатор. В одном из вариантов осуществления изобретения перестраиваемый напряжением диэлектрический вариконд содержит подложку,имеющую, как правило, плоскую поверхность, и слой перестраиваемого сегнетоэлектрика, расположенный, как правило, на плоской поверхности подложки. На поверхности слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика, противоположной по отношению к плоской поверхности подложки, расположены первый и второй электроды, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между собой первого зазора. На плоской, в общем случае, поверхности подложки также расположены первый и 3 второй слои неперестраиваемого диэлектрика. На поверхности первого слоя неперестраиваемого диэлектрика, противоположной по отношению к, как правило, плоской поверхности подложки, расположен третий электрод, при этом третий и первый электроды образуют между собой второй промежуток. На поверхности второго слоя неперестраиваемого диэлектрика,противоположной по отношению к, как правило, плоской поверхности подложки, расположен четвертый электрод, при этом четвертый и второй электроды образуют между собой третий промежуток. В другом варианте осуществления изобретения перестраиваемый напряжением диэлектрический вариконд содержит слой перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй слои неперестраиваемого диэлектрика. Перестраиваемый слой расположен между первым и вторым электродами, образующими перестраиваемый конденсатор. Первый неперестраиваемый слой расположен между первым электродом и третьим электродом, которые образуют первый разделительный конденсатор. Второй неперестраиваемый слой расположен между вторым электродом и четвертым электродом,образующими второй разделительный конденсатор. Устройства, представляющие собой сегнетоэлектрические вариконды по настоящему изобретению, могут быть использованы для реализации сдвига фазы в различных СВЧприборах, а также в других устройствах, например в перестраиваемых фильтрах. Краткое описание фигур чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на фигуры сопровождающих чертежей, в числе которых фиг. 1 изображает вид сверху сборочного узла, представляющего собой планарный вариконд со встроенными разделительными конденсаторами по постоянному току, в соответствии с изобретением; фиг. 2 изображает вид поперечного сечения сборочного узла вариконда по фиг. 1 вдоль линии 2-2; фиг. 3 изображает эквивалентную схему вариконда со встроенными разделительными конденсаторами по постоянному току по фиг. 1 и 2; фиг. 4 изображает график зависимости степени перестраиваемости от соотношения емкостей для сборочного узла вариконда согласно изобретению; фиг. 5 изображает вид сверху сборочного узла, представляющего собой вариконд со встроенными разделительными конденсаторами по постоянному току, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения; 4 фиг. 6 изображает вид поперечного сечения сборочного узла вариконда по фиг. 5 вдоль линии 6-6; фиг. 7 изображает вид сверху сборочного узла, представляющего собой вариконд со встроенными разделительными конденсаторами по постоянному току, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения; и фиг. 8 изображает поперечное сечение сборочного узла вариконда по фиг. 7 вдоль линии 8-8. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления На фиг. 1 и 2 изображены вид сверху и поперечное сечение сборочного узла 10 вариконда в соответствии с настоящим изобретением. Сборочный узел 10 варактора содержит подложку 12, имеющую, в общем случае, плоскую верхнюю поверхность 14. Слой 16 перестраиваемого сегнетоэлектрика расположен примыкающим к верхней поверхности подложки. Поверх слоя сегнетоэлектрика расположены металлические электроды 18 и 20. Электроды 18 и 20 имеют форму, обеспечивающую наличие выступов 22 и 24. Торцы этих выступов образуют зазор 26 на поверхности слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика. Электроды 18 и 20 и слой 16 перестраиваемого сегнетоэлектрика в совокупности образуют перестраиваемый конденсатор 54. Емкость перестраиваемого конденсатора может быть изменена путем приложения напряжения смещения к электродам 18 и 20. В предпочтительном варианте осуществления подложка 12 выполнена из вещества,имеющего относительно низкую диэлектрическую проницаемость, например из МgО, оксида алюминия, LаАlO3, сапфира или керамики. Для настоящего изобретения термин "низкая диэлектрическая проницаемость" означает, что величина диэлектрической проницаемости меньше чем приблизительно 30. В предпочтительном варианте осуществления слой 16 перестраиваемого сегнетоэлектрика выполнен из вещества, имеющего диэлектрическую проницаемость в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 2000, и имеет степень перестраиваемости в диапазоне от приблизительно 10% до приблизительно 80% при напряжении смещения приблизительно 10 В/мкм. Слой перестраиваемого сегнетоэлектрика может содержать в себе титанат стронция-бария, BaxSr1xTiO3 (БСТО) (BSTO), где х может принимать значения в диапазоне от 0 до 1, или из керамики, содержащей БСТО (BSTO). Примерами таких соединений на основе БСТО (BSTO) являются, в частности, BSTO-MgO, BSTO-MgAl2O4,ВSТО-СаТiO3, BSTO-МgТiO3, BSTO-MgSrZrTiO6 и их комбинации; при этом указанные соединения ограничены этими веществами. Нанесение диэлектрической пленки сегнетоэлектрического конденсатора может быть осуществлено посредством устройства трафаретной печати, ла 5 зерной абляции, осаждения из раствора металлоорганических соединений, напыления или способов химического осаждения из газовой фазы. В одном из предпочтительных вариантов осуществления при приложении обычно используемого постоянного напряжения смещения, например напряжения в пределах от приблизительно 5 В до приблизительно 300 В, перестраиваемый слой имеет величину диэлектрической проницаемости большую, чем 100. Для увеличения отношения максимальной емкости Смакс к минимальной емкости Смин (Смакс/Смин) и увеличения добротности (Q) устройства необходимо оптимизировать ширину зазора. Ширина зазора оказывает наибольшее влияние на параметры вариконда. Оптимальная ширина g соответствует ширине, при которой устройство имеет максимальное значение Смакс/Смин и минимальный тангенс угла диэлектрических потерь. Управляемый источник 28 напряжения соединен посредством электрических линий 30 и 32 с электродами 18 и 20. Этот источник напряжения используют для подачи постоянного напряжения смещения к слою сегнетоэлектрика,осуществляя тем самым управление диэлектрической постоянной слоя. Сборочный узел вариконда дополнительно содержит в себе первый и второй слои 34 и 36 неперестраиваемого диэлектрика, которые расположены, в общем случае, примыкающими к плоской поверхности 12 подложки и находятся на противоположных сторонах слоя 16 перестраиваемого сегнетоэлектрика. Электрод 18 выступает над частью верхней поверхности неперестраиваемого материала 34. Электрод 38 расположен примыкающим к верхней поверхности неперестраиваемого слоя 34 и образует зазор 40 между электродами 18 и 34. Совокупность электродов 18 и 34 и неперестраиваемого слоя 34 образует собой первый разделительный конденсатор 42 по постоянному току. Сборочный узел вариконда также содержит вход 30 ВЧ-сигнала и выход 32 ВЧ-сигнала. Электрод 44 расположен примыкающим к верхней поверхности неперестраиваемого слоя 36 и образует зазор 46 между электродами 20 и 44. Электроды 20 и 44 и неперестраиваемый слой 36 образуют собой второй разделительный конденсатор 48 по постоянному току. Нанесение диэлектрических пленок разделительных конденсаторов по постоянному току может быть осуществлено посредством устройства трафаретной печати, лазерной абляции, осаждения из раствора металлоорганических соединений, напыления или способов химического осаждения из газовой фазы. Вход 50 ВЧ-сигнала соединен с электродом 38. Выход 52 ВЧ-сигнала соединен с электродом 44. Вход ВЧ-сигнала и выход ВЧсигнала соединены соответственно с электродами 38 и 44 посредством соединений, получен 003062 6 ных путем пайки или сварки. Слои 34 и 36 неперестраиваемого диэлектрика в разделительных конденсаторах 42 и 48 по постоянному току выполнены из вещества с высоким значением диэлектрической постоянной, например из соединения на основе БСТО (BSTO). Разделительные конденсаторы 42 и 48 по постоянному току имеют последовательное электрическое соединение с перестраиваемым конденсатором 54, для обеспечения развязки элементов, находящихся вне сборочного узла 10 варактора, от постоянного напряжения смещения. Для увеличения емкости двух разделительных конденсаторов 42 и 48 по постоянному току электроды имеют встречно-штыревую компоновку, показанную на фиг. 1. В предпочтительных вариантах осуществления в варикондах может быть использована ширина зазора в интервале 5-50 нм. Слой сегнетоэлектрика имеет толщину в интервале от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 20 мкм. Для увеличения напряжения пробоя в зазоры может быть введен уплотняющий материал. Уплотняющий материал может представлять собой любой непроводящий материал с высоким напряжением пробоя диэлектрика, например эпоксидную смолу или полиуретан, что позволяет использовать высокое напряжение без опасности возникновения электрической дуги в зазоре. На фиг. 3 показана эквивалентная схема варикондных сборок согласно изобретению. Схема содержит перестраиваемый конденсаторC1, соединенный последовательно с двумя неперестраиваемыми разделительными конденсаторами С 2 по постоянному току, которые в данном примере имеют одинаковую емкость. Следовательно, результирующая емкость конденсатора Сt сборочного узла вариконда может быть выражена как или Здесь C1 - емкость перестраиваемого конденсатора, а С 2 - емкость разделительных конденсаторов по постоянному току. В случае, когда(4) Степень перестраиваемости эквивалентного конденсатора зависит от степени перестраиваемости конденсатора C1. Степень перестраиваемости t вещества может быть определена как где r - диэлектрическая постоянная вещества, а 7 Е - напряженность приложенного поля. В случае конденсатора, в котором используют перестраиваемое вещество, зависимость изменения емкости С конденсатора от диэлектрической постоянной часто является линейной функцией, то есть(6) С=r ,где- параметр конденсатора, представляющий собой постоянную величину, который зависит от геометрической структуры, например от площади, толщины и т.д. В этом случае степень перестраиваемости может быть выражена как Если C1 представляет собой перестраиваемый конденсатор, имеющий степень перестраиваемости t1, a C2 представляет собой неперестраиваемый конденсатор, то из yравнения (1) иyравнения (7) может быть получена результирующая степень перестраиваемости tt сборочного узла вариконда С использованием yравнения (2) yравнение(8) может быть представлено в следующем виде: где tt - результирующая степень перестраиваемости сборочного узла вариконда. Поскольку и(11) При использовании условия из yравнения(4) На фиг. 4 показан график зависимости из уравнения (9). Например, можно заметить, что при получают, что получают, что Следовательно, если C2C1, то полученная в результате емкость Ct и степень перестраиваемости tt, главным образом, зависят от емкости C1 перестраиваемого конденсатора. Поскольку емкость разделительных конденсаторов по постоянному току намного выше емкости той части сборочного узла, которая представляет собой вариконд, то встраивание разде 003062 8 лительных конденсаторов по постоянному току согласно настоящему изобретению приводит к возникновению очень небольших дополнительных вносимых потерь. Поскольку емкость перестраиваемого сегнетоэлектрического конденсатора намного меньше емкости разделительных конденсаторов по постоянному току, то потери,вносимые сборочным узлом вариконда по настоящему изобретению, обусловлены, прежде всего, перестраиваемым сегнетоэлектрическим конденсатором и его соединениями. На фиг. 5 и 6 изображен вид сверху и вид поперечного сечения сборочного узла 56 вариконда с планарной структурой конденсаторов. На фиг. 5 и 6 конденсатор 58 представляет собой перестраиваемый плоский конденсатор с электродами 60 и 62 для подачи постоянного напряжения смещения, выполненными в виде слоя металла и имеющими выводы соответственно 64 и 66, на которые подают напряжение смещения. В качестве перестраиваемого материала 68 в конденсаторе 58 могут служить материалы на основе БСТО (BSTO) или родственные им материалы, выполненные в виде объемной структуры, ленты или тонкой пленки. Разделительные конденсаторы 70 и 72 по постоянному току в сборочном узле представляют собой плоские конденсаторы, которые соответственно соединены последовательно с перестраиваемым конденсатором 58. Диэлектрический материал 74 и 76, используемый в конденсаторах 70 и 72, представляет собой неперестраиваемый материал с высокой диэлектрической постоянной в виде объемной структуры, ленты или пленки. Емкость разделительных конденсаторов 70 и 72 по постоянному току должна быть, по меньшей мере, в 20 раз больше емкости перестраиваемого конденсатора 58, что осуществляют путем надлежащего выбора диэлектрической постоянной диэлектрического материала и толщины слоев диэлектрика. Электроды 78 и 80 сборочного узла 56 варактора подключают к высокочастотному (ВЧ) сигналу посредством клемм 82 и 84. Для обеспечения выполнения условия С 2C1 из yравнения (3) неперестраиваемые слои 74 и 76 разделительных конденсаторов 70 и 72 по постоянному току выбирают с более высокой диэлектрической постоянной и меньшей толщиной по сравнению с перестраиваемым слоем 68, что обеспечивает увеличение их емкости. На фиг. 7 и 8 изображен третий вариант осуществления сборочного узла 86 вариконда в соответствии с настоящим изобретением. Конструкция сборочного узла 86 вариконда подобна конструкции сборочного узла 56 вариконда. Однако для увеличения емкости в сборочном узле 86 варактора вместо однослойных разделительных конденсаторов по постоянному току,используемых в сборочном узле 56 вариконда, в качестве разделительных конденсаторов по постоянному току используют многослойные кон 9 денсаторы. При такой конструкции диэлектрические материалы могут быть выполнены в виде ленты, тонких или толстых пленок. На фиг. 7 и 8 конденсатор 88 представляет собой перестраиваемый конденсатор с электродами 90 и 92 для подачи постоянного напряжения смещения,выполненными в виде слоя металла и имеющими выводы соответственно 94 и 96, на которые подают напряжение смещения. В качестве перестраиваемого материала 98 в конденсаторе 88 могут служить материалы на основе БСТО(BSTO) или родственные им материалы. Многослойные разделительные конденсаторы 100 и 102 по постоянному току соответствующим образом соединены последовательно с перестраиваемым конденсатором 88. Диэлектрический материал, используемый в конденсаторах 100 и 102, представляет собой неперестраиваемый материал с высокой диэлектрической постоянной. В этом варианте осуществления разделительные конденсаторы 100 и 102 по постоянному току должны иметь емкость, по меньшей мере, в 40 раз большую, чем емкость перестраиваемого конденсатора 88, что достигается путем надлежащего выбора диэлектрического материала, толщины слоя диэлектрика и количества слоев диэлектрика. Электроды 104 и 106 сборочного узла 86 варактора подключают к линиям передачи ВЧ-сигнала посредством клемм 108 и 110 на электродах. Выше было приведено описание сборочного узла сегнетоэлектрического вариконда со встроенным устройством (устройствами) блокирования прохождения постоянного тока, обладающим низкими потерями и в котором используют материалы с высокой степенью перестраиваемости. Наличие встроенных разделительных конденсаторов по постоянному току обуславливает намного большую простоту использования варактора в ВЧ-схемах и устранение вносимых потерь, вызванных наличием стандартных разделительных конденсаторов по постоянному току при использовании стандартного вариконда. В качестве материалов, обладающих низкими потерями и имеющих высокую степень перестраиваемости, могут служить титанат бариястронция, BaxSr1-xTiО 3 (БСТО) (BSTO), где х меньше 1, или соединения на основе БСТО(BSTO). Эти материалы с высокой добротностью могут обеспечить значительное улучшение рабочих характеристик вариконда по настоящему изобретению. Сегнетоэлектрический вариконд может быть выполнен из объемных, тонкопленочных или толстопленочных сегнетоэлектрических материалов. Следовательно, в настоящем изобретении посредством использования встроенных разделительных конденсаторов по постоянному току и перестраиваемых сегнетоэлектрических материалов с высокой добротностью созданы улучшенные рабочие характеристики сборочного узла сегнетоэлектрического вариконда, устра 003062 10 нены потери, вносимые стандартными устройствами блокирования прохождения постоянного тока, и обеспечены значительные удобства при проектировании и изготовлении ВЧ-схем. Настоящее изобретение имеет множество вариантов применения на практике, и для специалистов в данной области техники очевидно, что может быть реализовано множество других видоизмененных вариантов устройств, раскрытых в описании, без отступления от сущности и объема изобретения, определяемых приведенной ниже формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вариконд, содержащий слой (16) перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй электроды (18, 20), примыкающие к нему,отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый слой (34) неперестраиваемого диэлектрика, примыкающий к первому электроду, и третий электрод (38), примыкающий к первому слою неперестраиваемого диэлектрика,причем указанные третий и первый электроды и указанный первый слой неперестраиваемого диэлектрика образуют собой первый разделительный конденсатор по постоянному току, а также второй слой (36) неперестраиваемого диэлектрика, примыкающий ко второму электроду, и четвертый электрод (44), примыкающий ко второму слою неперестраиваемого диэлектрика,причем указанные четвертый и второй электроды и указанный второй слой неперестраиваемого диэлектрика образуют собой второй разделительный конденсатор по постоянному току. 2. Вариконд (10) по п.1, в котором емкость между указанным первым и вторым электродами меньше емкости между указанными первым и третьим электродами, по меньшей мере, приблизительно в 20 раз. 3. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет величину диэлектрической проницаемости в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 2000. 4. Вариконд (10) по п.1, дополнительно содержащий подложку (12), служащую в качестве основания для указанного слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика и для указанных первого и второго слоев неперестраиваемого диэлектрика. 5. Вариконд (10) по п.4, в котором подложка содержит одно из следующей группы веществ: MgO, оксид алюминия, LaAlO, сапфир и керамика. 6. Вариконд (10) по п.4, в котором подложка содержит в себе, в общем случае, плоскую поверхность, слой перестраиваемого сегнетоэлектрика расположен, в общем случае, на плоской поверхности подложки, первый и второй электроды расположены на поверхности слоя перестраиваемого сегнетоэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные первый и второй электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними первого зазора, первый и второй слои неперестраиваемого диэлектрика расположены, в общем случае, на плоской поверхности подложки, третий электрод расположен на поверхности первого слоя неперестраиваемого диэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные третий и первый электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними второго зазора, и четвертый электрод расположен на поверхности второго слоя неперестраиваемого диэлектрика, противоположной по отношению, как правило, к плоской поверхности подложки, причем указанные четвертый и второй электроды находятся на некотором расстоянии друг от друга, с образованием между ними третьего зазора. 7. Вариконд (10) по п.6, в котором указанные второй и третий зазоры имеют встречноштыревую компоновку. 8. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит композиционную керамику из титаната бариястронция. 9. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержитBSTO-MgO, BSTO-Al2O4, BSTO-СаТiO3, BSTOMgSrZrTiO6 или их комбинацию. 10. Вариконд (10) по п.1, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет степень перестраиваемости в диапазоне от приблизительно 10% до приблизительно 80%. 11. Вариконд (10) по п.7, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит один из следующих материалов: толстопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик,объемную керамику из перестраиваемого сегнетоэлектрика и тонкопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик. 12. Вариконд (56), содержащий слой (68) перестраиваемого сегнетоэлектрика и первый и второй электроды (60, 62), расположенные на его противоположных сторонах, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый и второй слои (74, 76) неперестраиваемого ди электрика, первый из которых примыкает к первому электроду, а второй - соответственно ко второму, а также третий электрод (80), примыкающий к внешней по отношению к центру вариконда поверхности первого слоя, и четвертый электрод (78), примыкающий к внешней по отношению к центру вариконда поверхности второго слоя. 13. Вариконд (56) по п.12, в котором емкость между указанным первым и вторым электродами меньше емкости между указанными первым и третьим электродами, по меньшей мере, приблизительно в 20 раз. 14. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет величину диэлектрической проницаемости в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 2000. 15. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика имеет степень перестраиваемости в диапазоне от приблизительно 10% до приблизительно 80%. 16. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит один из следующих материалов: толстопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик,объемную керамику из перестраиваемого сегнетоэлектрика и тонкопленочный перестраиваемый сегнетоэлектрик. 17. Вариконд (56) по п.12, в котором указанные первый и третий электроды и первый слой неперестраиваемого диэлектрика образуют первый многослойный разделительный конденсатор (100) по постоянному току, а указанные второй и четвертый электроды и второй слой неперестраиваемого диэлектрика образуют второй многослойный разделительный конденсатор(102) по постоянному току. 18. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит композиционную керамику из титаната бариястронция. 19. Вариконд (56) по п.12, в котором слой перестраиваемого сегнетоэлектрика содержит
МПК / Метки
МПК: H01L 29/93
Метки: тока, устройствами, прохождения, сегнетоэлектрический, встроенными, блокирования, вариконд, постоянного
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-3062-segnetoelektricheskijj-varikond-so-vstroennymi-ustrojjstvami-blokirovaniya-prohozhdeniya-postoyannogo-toka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока</a>
Предыдущий патент: Способ получения n-[(алифатическая или ароматическая группа) карбонил]-2- аминоацетамидов и циклических соединений
Следующий патент: Карбидовольфрамовые покрытия и способ их изготовления
Случайный патент: Тормозное устройство для механизма подъемной платформы