CN101223671B

CN101223671B - 用于峰值电场抑制的装置

Info

Publication number: CN101223671B
Application number: CN2005800510728A
Authority: CN
Inventors: O·塔格曼
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Clastres LLC; Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP4695190B2; EP1905119A4; US20080297969A1; WO2007011270A1; EP1905119A1; JP2009501488A; CN101223671A; EP1905119B1; US8218283B2

Abstract

本发明涉及一种装置(10)，该装置包括具有绝对值意义上的高电位(V1)的至少一个高电位电极(1A)，例如它包括基本上尖锐的边缘并可能暴露于高静电场或高电位。它包括至少一个低电位电极部件(2A₁，2A₂)或平衡电极部件，所述低或平衡电位电极部件设置成离开所述至少一个高电位电极(1A)某一距离。并且至少一个电阻配置(3A₁，3A₂)连接所述高电位电极(1A)中的每一高电位电极与各相邻的低电平或平衡电位电极部件(2A₁，2A₂)。所述电阻配置(3A₁，3A₂)具有低传导性但是并不绝缘，使得在所述高电位电极(1A)和所述低或平衡电位电极(2A₁，2A₂)之间能够提供基本线性的电压降，以抑制产生于任一电极(1A)附近的峰值电场。

Description

用于峰值电场抑制的装置

技术领域

本发明涉及一种包括至少一个高静电电位电极的装置，它(例如)具有基本上尖锐的边缘。尤其是，该高电位电极适于暴露于高电位，或者有意或无意地暴露于产生高电位的高静电场。本发明还涉及该装置在(例如)铁电器件中的使用，例如，在诸如移相器、滤波器、匹配电路、天线、可控天线、功率分配器或类似器件中的使用。

背景技术

对于一般高压装置而言，电极的设计是极其重要的。如果它们没有被正确设计或正确放置的话，存在很大的风险使电极周围的空气发出弧光、放电以及例如承载电极的周围材料或衬底材料中的介质击穿。如果介质材料承载着电极，则介质击穿可能发生在衬底材料中。作为周围材料的空气(例如)可支持约3-5V/μm。对于所谓的平面电极，情况尤其糟糕，这是由于平面电极上的高压在接近边缘处会引起高峰值电场。如果电极位于带不同的或非常相异的介电常数的两个材料之间的交界处，该峰值电场一般会更高。

已经提出了不同的解决方案来解决上面提到的问题。根据一种方法，高压电极被封装入硅树脂中，以不存在直接邻近电极边缘的空气。然而，如果电极设于介质衬底或介质层上，硅树脂封装就会使衬底上的绝缘强度增加，但是它不对衬底内部产生影响。另一方法是，将器件浸入绝缘液(isolation fluid)中，但是这种解决方案都存在与在硅树脂中进行封装时相同的不利情况。

根据第三种方法，在电极之间使用较大的绝缘距离。这当然会减小电场，并且这会导致电流的较大的爬电距离。然而，在许多场合，希望有较大的电场以(例如)提供较好性能的装置，而在任何情况下这都会不可避免地导致电极附近的强场。

还提出了另一解决方案，根据该解决方案所有组成部分，尤其是电极都尽可能地制成圆形，就是将它们修圆，并尽量避免尖锐边缘。原则上讲，这是很吸引人的解决方案，因为电场被减小了。然而，在很多场合，制作圆电极很难且很昂贵。此外，在电极设于介电层上的情况下，当介电层或衬底的介电常数非常高时，如果要使修圆对峰值电场产生有益效果的话，就必须将圆电极插入介电层衬底一半(在允许借助例如受控的外加电压来对介电常数进行控制的铁电器件中，介电常数通常在100-3000的范围内，尽管它还可以更高，例如高达20000)。

发明内容

因此，人们需要一种本文开头提到的装置，通过该装置可以减少或消除高电位或高压电极周围发出弧光、放电和介质击穿(如果适用的话)的危险。尤其是，需要这样的装置，通过它能够抑制或减少产生于高电位电极周围电场的奇点。尤其是，需要这样的高压装置，通过该高压装置能够减少围绕尖锐边缘电极的或与尖锐边缘电极相关的峰值电场，对于上面讨论的圆电极没有插入到介质材料某个程度的情况也是如此。还需要这样的装置，其中能够避免高峰值电场、放电等，尤其是对于带有平面电极和平面衬底和/或电可控层的平面实现方式。更具体地说，需要本文开头提及的装置，通过该装置能够抑制或减少峰值电场等，并且在电极设于介质衬底材料(其中衬底材料能够电可控)上时能够防止介质击穿。尤其是，需要本文开头提及的装置，可通过施加静电场而电控制该装置，例如通过改变铁电材料的介电常数，通过该装置可以在很大程度上减少或消除上述的不利情况。尤其需要这样的高压装置，在该高压装置中即使施加较高的静电场(有意的，但也可为无意的暴露)，也可减少峰值电场和电场奇点等。

尤其是，本发明的一个目的在于提供这样一种的装置，通过该装置就可以建立起在铁电器件中尽可能高的静电场，而不必面临由于铁电材料中的介质击穿而引起的其它器件中的可靠性问题。尤其是，它的目的在于防止峰值电场(不管高压是有意施加的还是非有意施加的)，即提供一般由高静电场产生的问题的解决方案。特别是，其目的在于提供一种这样的装置，其中电极设于带相异介电常数的两个材料之间的交界处，通过该装置能够在很大程度上减少峰值电场。尤其是需要这样的装置，通过该装置，在电极设于介质衬底上的情况下，当装置或电极暴露于高静电场下时，能够影响并减少所产生的电场，对于衬底内部所产生的电场也同样如此，以保护衬底，或铁电层。还需要这样的装置，它支持大电场的施加以提供较好的性能。此外还需要容易制作和可靠的装置。尤其是，目的在于能够制作支持强场、抗老化、可靠且尤其是电可控或可调的部件，诸如可控天线、移相器、滤波器、匹配两个网络的阻抗、功率分配器等。

因此，本文开头提及的装置设有至少一个低电位电极部件，或至少一个这样的电极部件，它带有一种与所述至少一个高电位电极相关的或相对于参考电位或背景(例如地)电位的电位(按绝对值(+/-))，以能够平衡电位，所述低电位或平衡电极(balancing electrode)部件设置成离开所述至少一个高电位电极某一距离，或至少部分围绕着所述至少一个高电位电极，且至少一个电阻配置将各所述高电位电极与各相邻的低电位或平衡电位电极相连接，从而所述电阻配置具有低导电率，却不是绝缘的，以能够在所述高电位电极(一个或多个)或所述低电位或平衡电位电极(一个或多个)之间提供基本线性的电压降，从而抑制接近高电位电极的(可能为尖锐的)边缘处的峰值电场或电场奇点。

在一个特别有利的实现方式中，高电位电极(一个或多个)设置在带不同介电常数的介电层上，允许装置的电控制或调节。根据本发明，尤其是，在铁电层即带有可变及因此而可调或可控的介电常数的介电层上，设有高电位电极(一个或多个)、低(或平衡)电位电极(一个或多个)和电阻膜配置。在这种实施例中，所述装置尤其包含或连接到一个电控部件，该电控部件包括适于将电场加到铁电层以控制或调节介电常数的电压产生部件或施加部件。

在一个实施例中，至少高电位电极(一个或多个)是平面电极，意指它们设于至少部分平面的表面上，其中至少一个电极尺寸和其它两个或一个相比很薄。如果高电位电极设于铁电材料上，即带不同介电常数的介质材料上，则这种铁电材料可以包括陶瓷材料，例如BST材料或具有类似性质的材料。在一个实现方式中，接地电极设于铁电层的一侧，该侧与高和低(平衡)电位电极的设置侧相对。如果低电位或平衡电位电极不是接地电极，那么它尤其至少是带有与高电位电极(一个或多个)的电位相当不同的电位的电极。该装置可以包括一个、两个或多个高电位电极。如果存在至少两个高电位电极，那么它们可以具有相同电位或不同电位，可以是很小程度的电位区别或很大程度的电位区别，或是位于其间的任意状态。

根据本发明，电阻配置可以包括高电阻率膜(high resistivity film)。该电阻配置(尤其是高电阻率膜，但实际上与何种电阻配置无关)可对于不同的应用有不同的(表面)电阻，但是范围在1-10.000兆欧姆/平方内的值对于大多数的应用场合而言是足够的。在一个实现方式中，该电阻配置具有约50-150(尤其是约100)兆欧姆/平方的电阻率。

尤其是，选择用于电阻配置的材料的电阻率受到在使用的最大电压处涉及装置的最大功率消耗和/或最大允许发热所要求的向下的限制，和/或对于一些微波应用而言的微波传送能力所要求的向上的限制，尤其是高压处快速反应时间所要求的向上的限制。应当明白，如果不受到以上讨论的向下的/向上的限制，则可以任选电阻率。

在一些特殊实现方式中，电阻配置可以由SrTiO₃和LaMnO₃膜构成。

在一些实现方式中，所述装置可以包括薄膜配置，即用薄膜工艺形成的配置。在其它的实现方式中，可以包括例如采用“厚膜”或三维配置的装置，其中作为实际上二维薄膜的替代，也可以在电极周围和电极之间使用具有较高、但导电率有限的三维充填物。

电阻配置，尤其是薄膜应用场合中的电阻膜可以包括镍铬合金(NiCr)、Cr、Ta，氧氮化钽，或氮化钽或类似性质的材料，以及例如包括(例如)Cr和一氧化硅的混合物或Cr-SiO材料的介质基体中金属微粒的材料。这些材料尤其适用于薄膜工艺(thin film technology)，否则最好使用SrTiO₃和/或LaMnO₃或具有类似性质的其它材料。

对于厚膜实现方式，该电阻配置可特别地具有约5-10μm的厚度，电极可以具有约10μm的厚度，并设置在厚度约为0.5-10mm范围内的介电层上。须知，电阻配置还可以厚于10μm，例如厚达50μm或以上。

不管是厚膜配置还是薄膜配置，它都可以是平面配置(具有很高电阻率的电阻配置)。

根据一些实施例，该电阻配置设置成基本上围绕着高电位电极(或需要平衡的多个电极)。在其它实施例中，电阻配置设于高电位电极(一个或多个)和低电位或平衡电位电极(一个或多个)之间，或可相应地设置成既围绕着又位于高和低/平衡电位电极之间。

在一些实现方式中，高电位及低电位或平衡电位电极可位于(例如)电可调的介质材料的两个相对侧，即两层/多层结构也是可能的。尤其是，该电阻配置设于两个相对侧上，分别位于各高电位电极和各相邻的低电位或平衡电位电极(一个或多个)装置之间。

在一些可选实施例中，该电阻配置包括预设漏电流(deliberateleakage current)，该预设漏电流被允许流入电可控或可调的介电层或非可控配置中的任何其它衬底中，或任何其它衬底中(如果可控的话)。或者，设置有硅树脂或绝缘液，以或多或少地覆盖电阻配置。

至少在一定程度上，电阻配置可直接或间接地连接低电位或平衡和高电位电极。电阻配置还可直接接触电极，或者是低电位电极/平衡电位电极，或者是高电位电极。

为进一步改善所述装置，另外还可将高电位电极(一个或多个)封装到硅树脂中或浸到绝缘液中，与传统技术一样。所述装置可以具有延伸部，它尤其是平面的和/或它是圆形、卵形的、正方形的、矩形的或、椭圆形的、梯形的或不规则形状等，换言之，可以具有取决于应用场合的任何适当形状。高电位和/或低(平衡)电位电极可以是印刷的或溅射/镀覆的(sputtered/plated)且在介电层中被蚀刻的，或者一些其它适当的衬底层，它独立地起衬底作用，或作为提供可控意义上的活性层(active layer)。在一些特殊实现方式中，至少两个高电位电极设置成相互离开一定距离，约为0.1-10mm，或例如数μm，例如3-30μm或更小，例如在薄膜铁电器件和集成电路中，当然还可以使用其它距离，这取决于施加的电压或电极暴露处的电压。

应当明白，本发明的概念涵盖了如下情况，在(高电位和/或低电位和/或平衡)电极设于(例如铁电的)衬底上时，以及它们或它们中一些不是设于衬底上时，在低电位或平衡电位电极处会产生高电位(峰值电场)，例如由于高电位电极而产生，并且通过本发明可以抑制这种峰值电场。还需要清楚，此概念还适用于(例如)带有或不带有尖锐边缘的高电位电极，这些电极例如还可以加工成椭圆形，或具有基本圆形的截面或任何其它的形状，其中存在高电位或会在其它地方产生高电位，例如在低电位或平衡电位电极附近。

该电阻配置，例如膜层可以(例如)包括SrTiO₃+LaMnO₃，基于例如RuRuO₂、PbRu₂O₇或BiRuO₇或聚合电阻材料(polymetic resistormaterial)、基于BaPbO₃、TaN、NiCr、CrSi、TaSi、TiW、钌或AgPt的金属陶瓷。

作为制作方法可以使用(例如)溅射、镀覆、丝网印刷。衬底，例如介电质(dielectricum)，可以是铁电陶瓷材料，Al₃O₂，AlN，LTCC(低温共烧陶瓷)，有机电路板等。

所述装置尤其可用于基于铁电的移相器、滤波器、匹配电路、可控天线、功率分配器或类似器件。

附图说明

以下参考附图以非限制方式进一步介绍本发明，其中：

图1A是说明根据本发明的一实现方式的装置的剖视图；

图1B是图1A中的装置的示意性俯视图；

图2是根据另一实施例的装置的剖视图，其中高电位电极设于铁电层上；

图3说明根据现有技术水平的装置的模拟等位线，它对应于图2但在顶部没有电阻膜和接地电极；

图4是类似于图3的模拟等位线图，它说明根据本发明概念的一个实现方式，例如对应于图2的装置；

图5A是根据本发明概念的、具有并非一定围绕着平面电极的三维填充物的通用实现方式的示意图；

图5B是图5A装置的三维透视图；

图6表示根据一个实施例的装置，其中具有不同电位的两个高电位电极设于介电层上；

图7是带两个高电位电极的圆形装置的实施例的俯视图，两个高电位电极都具有相同电位；

图8是具有部分由低电位装置围绕的两个高电位电极的装置的示意图；

图9是椭圆形装置的俯视图，其中有带两种不同电位的两个高电位电极；

图10是设有一个高电位电极的装置的俯视图，该高电位电极由四个低电位电极围绕；

图11A是具有设于介电层两侧的高压电极的多层装置的俯视图(图11A中只示出了上侧)；以及

图11B是图11A的装置的剖视图。

具体实施方式

图1A用装置10说明本发明概念的基本实现方式，在装置10中，具有电位V₁的圆盘状的高电位电极1A在此例中由环状的低电位电极2A围绕，这里的低电位电极2A具有电位V₀₁，它可以是例如零V或基本接地。在高电位电极1A和低电位电极2A之间设有电阻配置3A。高电位电极和低电位电极之间的间隔应该至少能够(诸如)防止空气(约3-5kV/mm)中的介质击穿，假设电场由于电阻配置而″平均地发出(evened out)″。如果另加硅封装，该距离可以减少例如约2-5倍，其它材料因此就成了限制因素。

在其它实施例中，低电位电极还可以只设于高电位电极的一侧，或设于两侧或三侧等，这将在下文做进一步介绍，具体取决于应用和实现方式。在此基本实施例中没有表示其上设有电极的衬底层或附加层，因为它对于本发明概念的功能而言实际上是不必要的，本发明的概念只是基于存在(例如)具有基本尖锐的边缘的一个或多个高压或高电位电极，而存在产生于边缘处的强静电峰值电场的危险或产生于电极周围的场奇点的情况。说到电场奇点的发生，需要注意的是，问题可能会在围绕区域及任何其它相邻材料或衬底层中。举例来说，高压可以是mm间隙上的kV电压，但是也可能是更高的电压以及更低的电压，在一些实现方式中，它可以低至20伏或几伏，但只是在μm宽的间隙上。然而，在有意地施加电场或电位的情况下，例如为了使得装置可控，理想的做法通常是能够使用尽可能大的场强以实现较好性能和较好的可控性。图1B是图1A中的装置的俯视图。

图2表示根据本发明概念的装置20的实施例，其中介质材料4B上设有一高压电极(或更一般地称为高压区域1B)，其中可包括一个或多个电极，介质材料4B是具有可控介电常数的介质材料，即该材料可借助外加静电场来调节介电常数。根据本发明，高电阻率配置或连接3B₁，3B₂设于不同电极之间，此处为高压电极1B和低电位电极2B₁、2B₂之间，2B₁、2B₂具有相同或不同的电位，重要的是具有低电位，例如基本上接地，或具有用以平衡高电位电极1B的电位。

在图2的实施例中，采用了所谓平面工艺来实现连接不同高压电极的构思。平面铁电层4B例如包括陶瓷，其上印刷或溅射/镀覆并蚀刻了导通区域(电极)和电阻区域(电阻配置)。高压或高电位电极1B具有以接地层5B为基准的高电位，接地层5B位于铁电层4B的对侧或背侧。为了抑制围绕着高压电极或高压区域1B的电极边缘的电场集中，两个可接地的低电位电极2B₁，2B₂设在位于铁电层4B顶部的高电位电极1B的两侧或多侧。高电阻率配置3B₁，3B₂(例如包括高电阻率膜)将高电位电极1B连接到低电位电极或接地电极2B₁，2B₂。通过这种方式提供了电流的稳定传输，这可以确保从高电位电极1B到低电位电极2B₁，2B₂的线性电压降。如此，就可避免接近高电位电极1B处的电场集中，否则就会导致这种结果。在一个实施例中，该电阻配置包括介电层表面上的高电阻率膜。

在其它实施例中，该电阻配置可包括预设漏电流，该漏电流设于衬底或铁电层自身，或可任选地设于阻性硅树脂或围绕着电极的电阻液(resistive fluid)中。

在一个实施例中，铁电层的厚度可约为1mm，而电极的厚度可为约10μm。然而应当清楚，给出这些图只是出于示范性目的。此实施例表示基于平面工艺的实现，但并没有实现薄膜工艺。还应当明白，本发明的概念还适用于其它平面工艺、基于薄膜工艺的实现方式等，也可适用于非平面工艺。

然而，在此具体实施例中，100兆欧姆/平方量级的电阻率是合适的。这也只是示范性的值，根据应用场合，还可以使用低得多的电阻率，例如低至小于或只有几兆欧姆/平方，以及使用高达一个或多个吉欧姆/平方的电阻率。一般而言，所用的电阻配置中的电阻率的下限可以根据如下要求而设定：最大直流功耗要求和/或涉及装置的最大发热要求和/或涉及是否应该适用于微波应用场合的要求，即必须允许微波穿透。上限可以例如取决于快速反应时间(fast reaction time)的要求而设定，使其能够处理高压处的快速变化。

可采用不同的材料。作为示例可以有混合了LaMnO₃的SrTiO₃，例如0.5SrTiO₃，0.5LaMnO₃，丝网印刷成约10μm的厚度并在高温例如约1200℃下烧结。

薄膜工艺还可用于电阻膜。一例适合材料可以是Ni，Cr，例如镍铬合金(80％Ni，20％Cr)。

除了Ni-Cr薄膜电阻材料之外，Cr、Ta、氧氮化钽、氮化钽和其它材料也可用于薄膜电阻配置的制作。

能够用于薄膜电阻器的其它可能的可选材料是介质基体中金属微粒的固溶体，例如Cr和一氧化硅的混合物。

图3表示只描述了背侧接地(backside ground)特征的、现有技术的装置10₀的模拟等电位线。可以看出，电位线集中于接近电极边缘处，这对应于电场集中(field concentration)。在此图中，相邻等位线之间存在10％的电位差。

图4是类似于图3的、根据本发明概念的装置10′的图，其中低电位电极或接地电极设于高电位电极的任一侧，并且在其与高电位电极之间如上所述地设有电阻配置。(为了清晰起见，在此图中没有示出，但是本文所介绍的任一装置均可构成装置10′。)此图中，电位线间的距离沿着衬底表面恒定。本发明的重大优点在于还能抑制衬底内部(如果作这样的设置)的奇点或峰值电场。这对于衬底长期的高压可靠性是很关键的。

极其有利的是，通过本发明概念的实现，围绕着例如尖锐的边缘电极，尤其是平面电极的峰值电场可得到抑制，并且(如果作相应的设置)在衬底内部和衬底上的峰值电场也可被抑制，尤其是在可电控的衬底上。这会对这类装置的性能和可靠性有实质影响。

在不同实施例中，其中一种或多种已知技术也可与本发明概念结合，以(例如)增加衬底上的绝缘强度。

应当明白，本发明的概念能够以不同的方式改变，关键在于提供到电阻性低电位(按绝对值)电极或也到高平衡(例如符号相反的)电位电极的连接，这些电极提供来自高电位(按绝对值)电极边缘的稳定电流，使电压线性地降低。

以下，参考附图简要介绍一些示例。

图5A示意说明了一般情况，其中设有两个三维的高电位电极C₁，C₂，它们分别具有可以不同也可以相同的第一高电位V₄₁、V₄₂。电阻配置2C围绕着三维或高电位电极设于三维盒子内。此处假设大地为低电位。

图5B是图5A装置的示意性透视图。

图6表示另一例实现方式，其中两个高电位电极1D₁，1D₂设于任意的介质层4D上。根据本发明的概念，低电位电极2D₁，2D₂设于高电位电极各自的外侧，且电阻配置3D₁、3D₂、3D₃设于所有电极之间。此处假设，高电位电极1D₁，1D₂具有不同的电位V₅₁，V₅₂，而低电位电极基本上接地或具有相同电位V₀₅。然而，高压电极能够具有不同或甚至很不相同的电位(在绝对值上)或只是略微区别，并且低电位电极也可以具有不同电位。或者，附加的电极可以包括(例如)与高电位电极符号相反的平衡电极。

图7示意表示一例带两个高电位电极IE₁，IE₂的圆形装置，具有相同的电位V₆₁，且设在具有相同电位V06的低电位电极2E₁，2E₂，2E₃之间，电位V06可以是接近地的。这些电极还由高电阻率配置3E所围绕。应当明白，此处还可以是：有更多高电位电极，只有一个高电位电极，带不同电位的多个高电位电极等情况，并且低电位电极可以包括平衡电极。

图8很示意地表示带两个高电位电极1F₁，1F₂的另一实现方式，电极1F₁，1F₂具有不同的电位V₇₁，V₇₂并由高电阻率配置3F围绕。此例中设有低电位电极配置2F，它围绕着第二高电位电极2F₂的两个外侧和高电位电极1F₁的一个外侧，并假设是半矩形外缘的形状。应当明白，此例中，除了只有一个高电位电极的情况以外，还可以有更多的高电位电极，它们可具有不同的电位或相同的电位等。

图9表示带两个高电位电极1G₁，IG₂的椭圆体实现方式，电极1G₁，IG₂具有不同电位V₈₁，V₈₂，并由高电阻率配置3G围绕。在一个实施例中，两个高电位电极(假定或多或少对称的状态)中的一个在此处称为平衡电极，使得电位的平均值接近地电位。假设电阻配置3G要比电极大的多。那么该电阻配置的外缘将不用设围绕电极地自动处于接近于零电位的电位。因此，其中一个″高″电位电极是另一个的平衡电极，反之亦然。当然它也可以由一个低电位电极(未示出)围绕。

图10很示意地描述了另一实现方式，其中高电位电极1H在四侧由低电位(或平衡)电极2H1，2H2，2H3，2H4围绕，所有低电位电极都处于电位V₀₉。此处假设高电位电极具有电位V₉。电阻配置3H此处围绕着所有电极。或者，也可仅在低电位电极2H1至2H4和高电位电极IH之间设电阻配置3H。

最后，图11A是一个实施例的俯视图，其中处于高压V₁₀₁处的高电位电极1K₁设于铁电材料的顶部，即可调的介质材料4K上(图11B)，在介质材料4K的相反侧设有另一高电位电极IK2(在V₁₀₂处)(图11B)。高电位电极1K₁，1K₂分别由由低电阻率配置3K₁，3K₂围绕，并且外面由低电位电极围绕。在设置第一高电位电极1K₁的一侧设有电阻配置3K₁，而在设置第二高电位电极1K₂的相反侧，设有电阻配置3K₂。在此具体实施例中，假设铁电层4K或一般衬底层可以被微波穿透。在此实施例中，高压电极1K₁和后侧电极1K₂应该具有受限的导电率和厚度，以允许微波通过。这在基于铁电体调节的配置中是很有用的。因此，假设用于高电位电极的电极材料是低微波吸收电极材料。它与电阻膜相类似，但是其电阻率要低一个数量级。当然可使用任何这种材料。

须知，本发明的概念并不限于已明示的实施例，相反它能够以多种方式改变。例如可以具有相互接近的很不同的高电位电极，例如在邻近-10000V电位的电极处的(例如)10000V的甚高电位电极。在这种实施例中，它们都由低电位电极、或带接近于零电位的电极围绕。因此，文中高电位电极还指设于很低(负)电位处的电极，并且本发明的概念适用于带很不同电位的电极，其中设有低电位电极，以使得(例如)能够部分或完全围绕包括一个或多个这类电极的电极配置，或者(可选地或另设地)在所有相应电极之间，并且原则上也可采用若干变型：围绕，部分围绕，或围绕着相应电极的一侧。应当明白，电阻配置和低电位电极能够相对于高电位电极以多种不同方式设置，高电位电极是上述意义的高电位电极，或在两个电极或部件之间存在很大电位差时，低电位电极(一个或多个)和电阻配置可以设置成围绕或设于其间，或只是位于其间等。然而，如果存在一个高电位电极(例如在约8000V处或在约-8000V处)的话，就相应地在例如约-8000V或+8000V处设置平衡电位电极，如果是对称的话，这意味着低电位电极将由平衡电位电极替代，即没有必要使用“低”电位电极。还应明白，通常有许多不同的材料可用于电阻配置、电极、可控层或衬底层，这里只提到了很少几种，这是由于对于了解本文的本领域技术人员而言，显然会知道其它可用的材料。还应明白，本发明的装置也可应用于其中电场奇点或峰值电场可能导致不良后果的各种各样的部件中。

Claims

1.一种用于峰值电场抑制的装置(10；20；30；40；50；60；70；80；90)，包括具有就绝对值而言的高电位的至少一个高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₁；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)，它适于被有意地设于高电位或无意地暴露于高静电场或高电位中，

其特征在于，它包括至少一个低电位电极部件(2A；2B₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂)或平衡电位电极部件(1G)，所述低电位电极部件或平衡电位电极部件设置成离开所述至少一个高电位电极某一距离或设置在其附近，且至少部分地围绕着所述至少一个高电位电极，它还包括至少一个电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)，将所述高电位电极中的各电极与各相邻的低电位或平衡电位电极部件(2A；2B₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂；1G₂)连接起来，所述电阻配置(3A；3B₁；3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁；3K₂)具有低导电率但并非绝缘，以能够在所述高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)和所述低电位或平衡电位电极(2A；2B₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂；1G₂)之间实现线性的电位变化，以抑制产生于所述高电位电极、低电位或平衡电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂；2A；2B₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂；1G₂)中任意一个附近的峰值电场。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)设于介电层(4B；4D；4K)上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述介电层(4B；4D；4K)具有可变的介电常数。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述介电层(4B；4D；4K)是铁电层。

5.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)、所述低电位电极(2A；2E₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂)或所述平衡电位电极(1G₂)以及电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)设于具有可控介电常数的铁电层(4B；4D；4K)上。

6.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，它包含或连接到电控部件，所述电控部件包括适于将电场加到所述铁电层(4B；4D；4K)以控制所述介电常数的电压产生或施加部件。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它包括具有高电位电极、低电位或平衡电位电极(2A；2B₁，2B₂；2C；2D₁，2D₂；2E₁，2E₂，2E₃；2F；2H₁-2H₄；2K₁，2K₂；1G₂)的平面结构，以及衬底层(4B；4D；4K)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述衬底层(4B；4D；4K)为平面衬底层。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述衬底层(4B；4D；4K)是介电层或铁电层。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述铁电层的铁电材料是陶瓷材料。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述陶瓷材料是BST材料。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它包括两个或多个高电位电极(1C₁；1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1K₁，1K₂)。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述至少两个高电位电极具有至少两个不同的电位(V₁，V₂)。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)是高电阻率膜，或所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)包括允许流入所述电可调介电层(4B；4D；4K)或流入围绕硅树脂材料或绝缘液的漏电流。

15.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)具有1-10.000兆欧姆/平方量级的电阻率。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)具有约50-150兆欧姆/平方的电阻率。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)具有约100兆欧姆/平方的电阻率。

18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)是电阻性的厚膜。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述电阻性的厚膜是丝网印刷的SrTiO₃和LaMnO₃。

20.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它是电阻性的薄膜。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述电阻性的薄膜是镍铬合金(NiCr)、Cr或Ta。

22.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它是厚膜配置，或三维配置。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)具有约5-10μm的厚度，并且所述电极具有约10μm的厚度，且设于厚度约0.5-10μm的介电层上。

24.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它是平面的，或包括平面电极和平面介电层或平面衬底层(4B；4D；4K)。

25.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电阻配置(3A；3B₁，3B₂；3C；3D₁，3D₂，3D₃；3E；3F；3G；3H；3K₁，3K₂)设成围绕着所述高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)。

26.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述电阻配置设于所述高电位电极和所述低电位或平衡电位电极之间。

27.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，高电位(1K₁，1K₂)和低电位或平衡电位电极(2K₁，2K₂)在电可调介电层(4K)的正面和背面均设有。

28.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，接地电极(5B)设在介电或铁电层(4B)的一侧，该侧与所述高电位电极(1B)和低电位或平衡电位电极(2B₁，2B₂)的设置侧相对。

29.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，它具有圆形的、卵形的、方形的、矩形的或椭圆的平面或三维延伸部。

30.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述高电位和/或低电位和/或平衡电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)还另外封装在硅中或浸入绝缘液中。

31.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述高电位和/或低电位或平衡电位电极被印刷或溅射/镀覆和蚀刻在介电衬底(4B；4D；4K)上。

32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述介电衬底(4B；4D；4K)是铁电衬底(4B；4D；4K)。

33.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个高电位电极(1A；1B；1C₁，1C₂；1D₁，1D₂；1E₁，1E₂；1F₁，1F₂；1G₁；1H；1K₁，1K₂)设置成离开任何其它电极约0.1-10mm的距离，这对于厚膜处理而言是典型的；或离开3-30μm的距离，这对于包括半导体衬底上的处理在内的薄膜处理而言是典型的。

34.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述高电位电极和/或所述低电位电极和/或所述平衡电位电极具有尖锐的边缘。

35.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(10；20；30；40；50；60；70；80；90)在基于铁电的移相器、滤波器、匹配电路、可控天线或功率分配器上的应用。