CN100426429C - 基于流体介电质的可变电容器 - Google Patents

Abstract

揭示了一种具有被运输或经受相变的流体介电质材料的电容器(10、20、40、50、70、80)。介电质介质变化导致电极(12、14、72、74、81、82)之间材料的总介电常数的变化，从而改变电容器的电容。运输或相变介电质流体成为电容器的电场，改变电容器的有效介电常数和电容。

Description

基于流体介电质的可变电容器

发明领域

本发明针对于可变电容器。具体地说，本发明是利用流体介电质作为电容器的介质材料。当流体变位或相变时，电容器的有效电容和总电容发生改变。

发明背景

不同种类的可变电容器已经被用在电子行业，包括物理可变电容器。电容器的两个平板错位以调节平板之间的有效面积或改变平板之间的距离都可以用来改变电容器的电容值。这类电容器可以有很大的电容调节范围，但是它们常常需要驱动器来自动控制调节。其他可变电容器包括使用电激活材料作为介电质，当加上一定的电场时，这些材料的介电常数会发生变化。这些材料可以是铁电或顺电的。尽管这些材料的介电常数能很快发生变化，但是它们的变化范围相对较小。

这些可变电容器在电力，射频，或微波领域的一般性应用包括替代可变电容二极管，可变滤波器，相变器，多路调制器(包括二路调制器)，电压控制振荡器，功率放大器的可调匹配网络，低噪声放大器，热电效应包括电力系统，一般阻抗匹配网络，和升压电路。

在移动通讯系统中设计器件，子系统，或系统时，可以开发可变电容器来实现：

1)增加大频宽的新容量和改善电子性能(射频或微波)。频率范围大多介于300兆赫兹到30千兆赫兹。

2)容积小。

3)减小能量消耗。

4)重量轻。

或者是以上四种的任意组合。这将由系统设计的特殊要求来决定。

电子设备包括手机通常需要低直流电压(小于40伏)，最好是小于3伏。所以任何可调器件必须能够把一个小的直流电压转换成适当的电场。一个办法就是设计使用铁电材料的可变电容器，两个电极应该非常靠近。小直流电压还有利于减小射频和电光器件的能量消耗(和热损耗)。另一个使用可变电容器获得需要的可调比的办法就是使用电压增益电路来获得高电压。传统上，一组电容首先被并联充电，然后将它们串联起来来获得高电压。这些技术可用作制造可变电容器，从而避免了对铁电材料的限制。

本发明的另外一个应用是压力或温度传感器。温度或压力的变化影响许多应用领域，很多工业象水力和风力系统都需要小型温度或压力传感器。目前这些器件采用一系列的基本原理包括电容的一个电极相对于另外一个电极的移动。电极之间的相对运动引起电容的变化，这个变化产生了一个电信号。人们利用这个电信号来探测或驱动系统的运行。电容的变化越大，反馈的信号越大，系统的可控性越高。

发明概述

为了获得高的可控性和适当的变换速度，本发明的可变电容器通过一种介电材料的变位或相变来实现变容。一种物质的气态介电常数小于同种物质的液态介电常数。所以当一个电容器的介电物质在一个温度时是液态，在另一个高温度时是气态，在介电材料从液态转换到气态时电容器的电容会减少很多。多种方法可以用来实现这个相变。在一定的周围环境下，相变会发生在一个特定的温度。人们可以剪裁介电材料使得它能在这个特定的温度下发生相变。显然，加上一个加热器可以把介电材料加热到蒸发温度。最好是需要很少量的介电材料，譬如薄膜电容器，这样蒸发介电材料所需的能量会很少。这个能量可以通过电极和邻近电阻或介电材料以漏电流的形式来提供。很多种激活的形式都可以引起相变，包括(但不限于)：搅拌激活，热量(电极和靠近电极的阻抗，或高电压应用时的漏电流)，电场，机械激活如超声波或声子。

压力变化能引起气态和液态之间的相变。当介电材料从液态变到气态时，电容会减少很多。这个变化远远比温度引起的在同一固态，液态或气态的相变所造成的电容变化要大的多。这个变化可以作为周围环境系统的反馈的函数来实现，也可以反过来用于控制系统的操作。在化学过程或其它工业领域，发生化学反应所需的压力可能是一个很重要的因素。流体的流动同样需要压力传感器。大气科学，空间应用，和移动通讯系统要求更小而集约的传感器。在任何化学过程或系统中，死空间和体积都应当减小。通过利用小体积传感器和介电材料从液态变到气态的转换，死空间应当会减小。因为这些传感器提供更大的单位面积电容变化因而引起更大的控制电路的反馈信号，所以它们也会比现有系统所用的传感器要小。电容的其中一个电极可以固定在一个固体基体，另一个电极暴露于被测压力的介质。液态/气态混合物的变化会提供比单一流体相更大的电容变化。

不是所有的介电材料都可以发生相变。气态和液态共存的双相流体也能提供电容的变化，只是变化要小一些而已。当双相流体变得含有更多气态时，它的介电常数会更低。具有不同沸点的一系列液体也可以来用作介电材料，这样能实现电容的阶梯函数。当每一个液体汽化时，总的介电常数会降低到预先一个个计算好的值，因而实现电容的阶梯函数。通过对介电材料和(或)电容结构的设计，可以实现大的阶梯电容的改变和接近连续电容的改变。通过这种方式，可以设计特定范围的异常灵敏的温度监视器件和温度矫正电容。

当液体在汽化之后体积膨胀时，会需要额外的体积来容纳气体。电容可以包括一种多孔材料，既能提供足够空间给气体，也能用来容纳材料的液态。除此之外，也可以用一个分开的容体来提供所需的空间。进一步说，电容的壁扩张，当液体变成气体时，电容的平板被推开一定的距离。根据C＝kA/d，(C是电容，k是介电常数，A是平板面积，

d平板之间的距离)，结果是电容的进一步减小。因此，电容的改变是通过介电质的介电常数和电容平板之间的距离来实现的。

本发明的另外一个改变电容的方法是通过运输介电流体流进和流出电容电极之间的电场。一般来讲，这些介电质之一是液体，而具有低介电常数的气体将造成大的电容变化。尽管气体适用于下面例子中的流体运输，两种具有不同介电常数的互不相溶的液体也能提供同样的可调电容。一个或多个空腔被放置在电容电极之间，它(们)作为窄的流体通道。另一个或多个空腔被放置在电极之外的一定距离，用于储存流体。输运器件将用于运输介电流体进出于两个空腔之间来改变电容电极之间的介电常数。运输介电流体的一个方式是适用微型电子机械系统(MEMS)器件。MEMS技术包括压电泵和膜片。另外一个运输介电流体的方式是通过悬浮在介电流体中的磁性或导电性的颗粒。通过外加磁场或电场来移动这些颗粒，介电流体会随着颗粒移动。热同样能用于将介电流体从一个地方转移到另外一个地方。移动介电流体所需的热量远远小于相变所需的热量，因此改变电容所需的能量大大降低。

一般来讲，对大多数的应用，电极之间的距离必须很小以实现大的电容值。由于表面张力效应而引起的流阻，液体可能很难在非常小的截面之间流动。但是，电极之间距离的增加又会减小单位电极长度的电容器电容。因此，使用叉指式电容或较大截面面积的电极能够实现大电容小面积。为了使介电质材料和电极能接近，而且还能够封装液体，一种方法是把一部分电极伸进流体槽里。所以当没有液体时，空气会存在于对立的电极之间和电极本身的两个表面之间。这种设计的另外一个好处是电极安装于的非流动介电质的介电常数要比气体本身高。如果非流动介电质临近电极而电极之间的距离很小时，电场将优先经过它们而不是气体。所以本发明一个很重要的方面是这些电极伸入流体区而封装介电质离电极空隙之间保持一定的距离(是电极之间距离的25％)，最好是此距离的50％或100％。利用这种安排，介电质会与电容的电场发生作用，而与电极之间是否有流体无关。将电极伸入流体通道，周围介质材料所具有的比气体材料高的介电常数的影响大大减小。电场进入介质材料的通路长度最好是与其介电常数和气体的比成比例的。因此，假设介质材料的介电常数是4，那么通过固体介质的空隙长度最少应该是两倍电极之间的距离，最好是三倍或四倍。

通过利用一个大一些的流体通道延伸到电极的空隙之外，相对于流体只能流动于电极之间的电容器来说，可以利用小一点的电极空隙。否则的话，一个需要10微米直径的流体流体通道的系统同样需要一个10微米的电极空隙。利用本发明推荐的结构，电极空隙可以是1微米，2微米或者其他数值来获得可调系统所需的电容值，而电容的尺寸仍然很小。

电容的最高和最低值将是电极截面面积，空隙宽度和所用两种流体的介电常数的函数。如果介电质之一是气体，那么它的介电常数将接近于1，而所用液体的介电常数会介于3-100之间。因此，本发明所获得的电容改变范围将很容易大于3倍，甚至8倍，20倍，而且很有可能达到100倍。

利用现有的微电子制造技术，电极空隙可能低于亚微米范围。当然，这将超出流体通道的能力范围。因此，大一点的流体通道加上这个窄的电极空隙就有了优越性。而窄电极空隙是很容易利用电子工艺来实现的。

本发明的另外一个方面是汽液相变。电极被有效的冷却，液体冷凝后在电极之间形成一个高的有效介电常数。当加热此系统超过一定水平后，液体和(或)固体在升华后将重新进入气态，伴随者介电常数的变化。

本发明中的电容可以和其他大电容并用来弥补这些大电容的热容系数。通过加入可自动调节电容值的电容来弥补大电容值的变化，可以实现不受温度影响的电容和系统。

应当指出的是，尽管在此描述的相变主要集中于液态到气态或气态到液态的变化，其他的相变也能造成介电常数的改变。这些相变包括固态到液态和液态到固态，固态到气态(升华)和气态到固态。

附图简要说明

图1是本发明中第一个电容的侧面图。

图2是本发明中第二个含有可移动壁的电容的侧面图。

图3是图2中电容的侧面图，其中可移动壁扩张了位置。

图4是本发明中第三个电容的侧面图。

图5是本发明中第四个电容的侧面图。

图6是一个相图。

图7是本发明中第五个电容的侧面图。

图8是本发明中第六个电容的侧面图。

图9是本发明中第七个电容的侧面图。

图10是本发明中第八个电容的侧面图。

示意图的详细描述

请参考以下示意图的详细描述来帮助理解本发明。

图1是本发明中第一个电容10的侧面图。图中说明了上电极12和下电极14。正如在薄膜电容器技术中所述，上电极12可以由叉状的两个电极构成。下电极14可以简单的是一个流体介质的容纳壁，或者是一个加热器(如下所述)。流体18是介电流质，包含在电容电极12，壁或电极14和侧壁15之间。一个多孔介质16是可选择的，它将用于减小介质在液体时的运动，同时提供介质在气体时扩张所需空间。

正如前面所述，在加热的情况下，介质18汽化或沸腾以致于所有或部分液体变成气体。这样介质材料拥有一个小得多的介电常数，对应于电容值的降低。如果某种材料在气态时需要大一些的空间，腔19将提供此用途。通道17用于连接电容10和腔19。为了能给介质加热，可以把加热器安装于14(在12是叉状电极时)，或放在侧面15，或放在靠近电容10的地方。即使在电压低于2.5伏时，可用的电压范围也很广泛。

图2和图3进一步描述了本发明中的电容器20。电极12和14由一个柔性的侧壁22连接并分开一定的距离(d)来形成空间24。当介质液体26被加热沸腾时产生的气压使电容扩张(参看图3)，增加了空间24的距离而由介电气体26’来填充。电容扩张以后，电极12和14分开一个距离d’。这样，两相共存的介电流体所具有的低介电常数和电极板之间距离的增加(从d到d’)共同促成了总电容的减小。如果需要额外的空间来容纳介电气体，由通道17连接于电容10的分开的空腔19可用于此用途。如果需要或必须的话，在空腔19内可以安装独立的加热器来改变介电流体的相态和控制流体流回电容器。另外，机械方法(譬如MEMS器件)可用来引起相变，比如移动电极位置来改变压力。这样，不但电极之间的移动造成了电容的减小，当电极相互移开一定距离后引起压力减小同时造成了介电流体的气态相变，因此介电常数和电容进一步降低。减小电极之间的距离会造成相反的影响。

在所有以上述及的与本发明有关的图例中，介电材料可以是一种或多种物质组成。这些物质可以是两相的流体组成(部分具有大的介电常数的液体，部分是具有较低介电常数的气体)。这样介电常数的变化尽管大，却能连续变化。这与所有的介电材料在很短的时间内汽化而引起的阶梯变化不同。另外，介电材料可以是多种流体的混合物，每种流体都有一个不同的沸点。这样当介电质的温度达到每一个沸点时，都会引起电容的一个减小。因此电容是温度的多阶梯函数。具有极少量或没有离子存在的纯液体会产生很小的漏电流而且不会与电极发生反应。任何有效的屏蔽层(比如氧化硅或铂)可以用作电极衬里来避免一些主要电极材料(通常是铜，铝，金或其他优良导体)和化学活性的或离子液体之间的反应。

由于当材料由液态变到气态时，介电常数的变化很大，结合本发明的电容和已有的利用铁电(或顺电)介电质的可变电容会更有用途。相变电容用于粗调，而铁电电容器用于细调。为了结合两个电容于一体，可以把一层介电材料放置于叉状电极12的旁边，同时将相变材料放在多孔物质里。这样可调电压可以加在电极12上来调节铁电材料，而加热器可用于介电流体18的相态。另外，介电流体会受环境温度的影响从而实现上述电容对温度的自校正。

电容结构也可以影响材料相变。图4显示了由介电材料气态42和液态44并存(串联形式)的电容40。这可以描述成两个电容串联，一个电容介电质是具有低介电常数的气体，另一个电容介电质是具有高介电常数的液体。因此总电容是C40＝1/(1/C42+1/C44)。当液体变成气体时，会引起大而快的温度和(或)压力和电容的变化，伴随着一个缓慢而小的变化。这是因为气体42部分的小电容起主导作用。

图5说明了由介电材料气态52和液态54并存(并联形式)的电容50。这可以描述成两个电容并联，一个电容介电质是具有低介电常数的气体，另一个电容介电质是具有高介电常数的液体。因此总电容是C50＝C52+C54。当液体缓慢变成气体时，介电常数连续变化。这是因为气体液体54部分的大电容起主导作用。

作为例子，在下表中列出了与本发明有关的介电材料和它们的介电常数。

应该指出的是，本发明可用的材料是不受以上清单限制的。许多材料随温度变化发生介电变化(通常情况下，这是不利的)。除了介电常数的变化之外，根据它们的物理化学和其它性能，这些材料的任意组合都可以被利用于本发明。

介电材料另一个重要特点是它们在特定气压下发生相变的温度。下表列出了水在特定气压下的沸点温度。

众所周知，材料相变根据压力和温度而变化。图6是一个相图，描述了材料的相和压力及温度的关系。当温度是主要的相变机制时，材料温度变化伴随着很少的压力变化(如图直线60所示)。当温度接近沸点时，液态/气态两相的压力随着温度增加而增加(如图直线62所示)。这个两相共存区是电容变化很大的区。一旦介电质变成气态，它的温度将随着压力增加而增加(如图中直线64所表明的气体定律所示)。当压力是主要的相变机制时，纯液体材料压力变化伴随着很小的温度变化(热膨胀除外)，如图中直线66所示。当压力接近两相交点的沸点时，材料温度随着压力减小而减小(如图直线62所示)。两相交界线仍然是电容变化很大的区。一旦介电质变成气态，它的压力能继续降低而电容或温度基本不变(如图直线68所示)。显然，压力和温度可以同时变化来影响相变。因此这些相变机制可以用来调节或控制电容，或使用电容器来探测温度和(或)压力的变化。

图7显示了第五种电容70。电容70包括第一电极72，第二电极74，和介于电极之间的空腔76。介电流体被运输进出于空腔76因而增加或减小两电极间的有效介电常数。导管78作为介电流体的通道，而71是一个可换向泵用于移动介电流体。如果需要的话，过载腔73可用于储存介电流体。可选项的泵71和过载腔73可以结合起来作成一个可移动的膜片，它既可以减小导管78的压力把介电流体吸出腔76，也可以增加导管78的压力把介电流体推进腔76。本发明的另外一个模式是加热器75作为运输器件。当热量施加于腔76的相反侧时(在此图中，腔76可以描述成毛细管)，会驱动介电流体在导管78中寻找较冷的温度。移动介电流体进出腔76的另外一个办法是利用磁场或电场和导磁或导电的介电流体或颗粒。本发明的另外一个可行的器件是将线圈缠绕在电容70和通道78的周围。当给线圈加上一个电流时，会产生一个磁场。磁场的方向指向或背向腔76。改变电流的方向将改变磁场和流体流动的方向。电场，尽管不是很强，也可以用作同样的用途，即通过静电电势来引起流体流动。电极72和74可以以平面叉状电容的形式出现，这时腔76可以刚好在电极平面的上部或下部。腔的放置只因为它必须介于(或部分介于)两电极之间的电场时才非常关键。泵71，膜片或其它类型的机械抽动装置可以以MEMS器件的形式出现，也可以由众所周知的机制来控制。此图的重要方面是运输节电流体进出电容的电场，因而极大的改变有效电场。实验表明，当将一滴10兆欧姆的去离子水滴在一个简单的平面电容的电极上时，电容值增加了九倍(参看下面的例子)。显然，根据所用介电流体的不同，腔76的壁不可与介电质发生反应。当使用导电流体或流体中含有导电颗粒时，必须使用绝缘壁以避免电容短路。

图8显示了本发明的另外一种电容模式80。电极81和82安装于并由介电质83来支撑。在介电质内部是一个流体腔84。两个电极伸进宽为F的腔内H或I的距离，而形成一个空间距离G。电极之间的电场包括只在流体腔内84的部分85，延伸到介电质83和流体腔内84的部分86，甚至只存在于介电质83的部分(图中未示出)。这种结构有许多好处，如上所述。其中一个好处是电容体积小，包括一个足够容纳流体流进和流出的腔84，而电极之间的空隙G可以很小来实现大的电容值。J和K应该至少是空隙G的25％，做好是50％或100％。也就是说距离H和I的和小于腔的长度F，这样电极之间形成一段空隙G。F应该最少是G的两倍。第二种可能是F至少是G的四倍，而J和K的和至少等于G。在这种结构中，在空腔之外的电介质与电容电场的相互作用较小，而与空隙之间的介电流体无关。一般来讲，希望H和I在形式上一样，J和K在形式上一样。甚至在H或I等于零(与腔的边缘等齐)，和(或)J或K等于零时，电容仍然工作。当然，请记住顶部，底部，和边等用法只是为了便于说明，电容可以有任何放置方向。另外，两个电极可以交错和(或)交叠，在这种情况下，空隙G将由两电极最小分开距离来决定。通过将电极伸进流体通道，周围介电材料的相对于气体材料的较大介电常数的影响被减小。较理想的情况是，电场经过所包含介电质的通路长度与其介电常数和气体介电常数的比成比例。因此，如果包含的介电质的固体的介电常数是4(相对于大多数气体的1)，那么经过固体介电质的空隙长度应该至少是电极距离的两倍，最好是三到四倍。

在图9所示的另一个简图中，电极81’和82’由一系列互相靠近的部件90组成。在图10中，电极81’和82’的部件90形成叉状。电极和交错的方向不受限制，可以是任何角度或距离。

图形，结构和材料不受以上描述的限制。除了一种液体和一种气体之外，可以有多相存在。可以利用具有不同介电常数的互不溶液体，正如以上已讨论许多的液/气界面。类似地，可溶或可升华的固体甚至超临界流体都可以用于本发明。超临界流体在无任何相变得情况下完全可变，因此最理想。靠近液体区的超临界流体特性更接近于液体(具有高介电常数)。当温度增加或压力减小时，超临界流体变得更象气体。因此介电常数能连续降低，而且速度更快。另外，可溶于液体的气体或互溶性不同的材料都可以用于本发明。电容器的介电质可以由气体溶解的液体构成当气体被强迫进入或跑出液体时，电容发生变化。

实施例

50纳米的铬沉积于单晶氧化铝上以形成条状电容。两微米厚的铜和100纳米厚的金随后沉积于铬之上。利用光刻技术，将这些金属层刻蚀成两个分开一定空隙的电极。测量这个系统的电容值得到单晶氧化铝介于两电极之间的介电常数大约是9-10。然后将纯净水放于两电极之间，再测量电容值。这时的介电常数是80-90。清理吹干整个系统后，重复上述实验若干次，每次的结果都相同。因此，预期的十倍的介电常数变化被证实。

Claims (34)

1.一种电容器包含：

第一电极；

第二电极；

介电材料；

通过相变来改变介电材料介电常数的方式，这包括从液体到固体，从液体到气体，从固体到气体，或改变超临界流体的特性。

2.权利要求1中所述的电容器，其特征是改变介电常数的方式是通过靠近介电材料的加热器。

3.权利要求1中所述的电容器，其特征是改变介电常数的方式是通过介质，器件或元件周围的环境温度与介电材料的热连接来实现的，改变温度改变其介电常数。

4.权利要求3中所述的电容器，其特征是所述的改变温度是环境温度。

5.权利要求1中所述的电容器，其特征是改变介电常数的方式是通过介质，器件或元件周围的环境压力与介电材料的压力连接来实现的，改变介质压力改变介电质的介电常数。

6.权利要求5中所述的电容器，其特征是所述的改变压力是气体压力。

7.一种电容器包含：

第一电极；

第二电极，所述电极可以在两个位置之间移动，这样第一和第二电极之间的距离在最大和最小距离之间改变；

介于两电极之间的介电材料；

移动第二电极的方式，因而产生介电材料的相变或改变超临界流体元件的物理特性来改变所述电容器的电容。

8.权利要求7中所述的电容器，其特征是所述的移动第二电极的方式是通过介电材料的膨胀。

9.权利要求7中所述的电容器，其特征是所述的移动第二电极的方式是通过机械方式来造成介电材料的物理变化。

10.一种电容器包含：

第一电极；

第二电极；

至少两种流体介电质，

其中所述的两种流体介电质是互不溶液体。

11.权利要求10中所述的电容器，其特征是所述的至少两种流体介电质由同一种材料组成，其中至少有一个是气体，至少有一个是液体，两种流体的体积由电容器的工作范围来决定。

12.权利要求10中所述的电容器，其特征是所述的两种流体介电质至少有一种是胶体或悬浮物。

13.权利要求10中所述的电容器进一步包含运输两种流体介电质中至少一种流体的方式。

14.权利要求13中所述的电容器运输至少一种流体的方式包含一个泵。

15.权利要求14中所述的电容器进一步包含一个靠近第一和第二电极的腔和一个储存腔，权利要求14中所述的泵用于从靠近第一和第二电极的腔到储存腔运输至少一种介电流体，和从储存腔到靠近第一和第二电极的腔运输至少一种介电流体。

16.权利要求14中所述的电容器，其特征是所述的泵包含一个MEMS器件。

17.权利要求13中所述的电容器，其特征是所述的运输至少一种流体介电质的方式包含一个可移动的膜片。

18.权利要求17中所述的电容器，其特征是所述的膜片包含一个MEMS器件。

19.权利要求13中所述的电容器，其特征是所述的运输至少一种流体介电质的方式包含一个热源。

20.权利要求13中所述的电容器，其特征是所述的运输至少一种流体介电质的方式包含一个磁场。

21.权利要求13中所述的电容器，其特征是所述的运输至少一种流体介电质的方式包含一个电场。

22.权利要求10中所述的电容器，其特征是所述的两种流体介电质至少有一种的介电常数较大，一种的介电常数较小。

23.权利要求22中所述的电容器，其特征是所述的至少两种流体介电质中至少有一种是超临界流体。

24.一种电容器包含：

一个有首端和末端的腔及其介于两端之间的长度；

第一电极从所述的腔的首端伸入第一段距离；

第二电极从所述的腔的末端伸入第二段距离；

至少有一种流体介质存在于所述的腔内，而所述的第一段距离和第二段距离至少有一个大于零。

25.权利要求24中所述的电容器，其特征是所述的腔有一个顶端和一个底端，所述的电极分别伸进顶端和底端一个第三和第四距离。

26.权利要求24中所述的电容器进一步包含环绕所述腔的介电材料，而介于所述两电极之间的电场延伸到所述的流体介电质和所述的环绕所述腔的介电材料。

27.权利要求24中所述的电容器，其特征是所述的第一和第二电极分别包括多个部件。

28.权利要求27中所述的电容器，其特征是所述的第一和第二距离的和大于腔的长度，这样所述的第一电极的所述部件与所述的第二电极的所述部件交叠。

29.权利要求24中所述的电容器，其特征是所述的至少一种流体介电质包含两种流体介电质。

30.权利要求25中所述的电容器，其特征是所述的两电极之间形成一个间隙，而所述的腔的长度至少是此间隙长度的两倍。

31.权利要求30中所述的电容器，其特征是所述的第三和第四距离的和至少是间隙长度的一半。

32.权利要求25中所述的电容器，其特征是所述的两电极之间形成一个间隙，而所述的腔的长度至少是此间隙长度的四倍。

33.权利要求30中所述的电容器，其特征是所述的第三和第四距离的和至少与间隙长度等长。

34.权利要求24中所述的电容器，其特征是所述的第一距离和所述的第二距离其中一个是零。

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