CN104103425A - 变容二极管及变容二极管系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变容二极管及变容二极管系统。所述变容二极管具有致动器，其中所述致动器的第一致动器表面（2a）呈现在基板（1）上，并且第二致动器表面（2b）呈现在第一可移动膜（3a）上。在该上下文中，所述第一可移动膜（3a）被布置在基板（1）的上侧面（1a）的上方。第二可移动膜（2b）被布置在基板（1）的与该上侧面（1a）相对的下侧面（1b）的下方。本发明进一步涉及由两个这种变容二极管制成的变容二极管系统。

Description

变容二极管及变容二极管系统

背景技术

在高频技术中，变容二极管被用作可调谐电容器以改变电路的性能。为此，可变直流电压被施加至变容二极管，其中变容二极管表现得像电容取决于直流电压的电容器一样。

迄今为止，基于硅或砷化镓的半导体二极管已经被用作变容二极管。这种变容二极管还被称为压控变容器或电容二极管。

一种制造变容二极管的可选方法是使用微系统技术来实现变容二极管，微系统技术也被称为微电子机械系统，缩写为MEMS。MEMS部分是其部件具有微米级尺寸的微型化部分。各个部件作为系统一起工作。

基于MEMS的变容二极管提供以可移动方式安装在致动器电极上方的金属膜。如果直流电压施加在致动器电极和金属膜之间，则致动器的静电力导致膜的移位。直流电压的电势变化改变致动器电极和金属膜之间的距离。致动器电极和金属膜表示电容值可以被引出的平板电容器。由于膜和致动器之间的距离可变，因此电容值是可变的。这种可调谐电容器被用在例如压控振荡器VCO（电压控制的振荡器）中，以便调节振荡频率。

在WO2004/038848A2中描述了这种变容二极管。在该上下文中，可移动膜被布置在两个基板层之间。具有高质量和宽调谐范围的变容二极管可以通过具有两个基板层的实施例来制造。

基于MEMS的变容二极管对于机械振动、振荡和加速度具有高灵敏度。由于机械运行模式，变容二极管上的加速度影响被调节的电容值。因为该性能，MEMS变容二极管还被用作加速度传感器。

例如，如果期望变容二极管为信息技术和高频技术中的应用提供可调节但稳定的电容值，则对加速度的这种灵敏度是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供变容二极管和变容二极管系统，其提供可调节但稳定的电容值。具体来说，变容二极管应当呈现为抵抗基于变容二极管的加速度的影响。

这个目的使用权利要求1中的特征来实现。有利的发展在从属权利要求中描述。变容二极管系统在权利要求19中限定。

具体来说，该目的通过具有致动器的变容二极管来实现，其中致动器的第一致动器表面呈现在基板上，并且第二致动器表面呈现在第一可移动膜上。变容二极管提供第二可移动膜。第一可移动膜布置在基板的上侧面的上方。第二可移动膜布置在基板的面对该上侧面的下侧面的下方。

如果加速度力施加至根据本发明的变容二极管，则第一膜和第二膜在相同方向上移动。因此，第一膜和第一致动器表面之间的距离变大，然而，第二膜和第一致动器表面的距离相应地变小。因此，第一可移动膜和第一致动器表面之间的电容值实际上增大。然而，第二可移动膜和第一致动器表面之间的电容值相应地减小。

在该上下文中，基板应当在变容二极管中被提供为刚性元件。

如果根据本发明的变容二极管的电容值在第一可移动膜和第二可移动膜之间引出，则因为可移动膜的移动方向相同，变容二极管的引出电容值恒定。

可替代地，根据本发明的变容二极管的第一电容值被引出，其中第一电容值在第一可移动膜和第一致动器表面之间调节。另外，根据本发明的变容二极管的第二电容值被引出，其中第二电容值在第二可移动膜和第一致动器表面之间调节。如果第一电容值和第二电容值并联，则最终的总电容值也是恒定的。

因此，由变容二极管的加速度或变容二极管的机械振动引起的加速度力的影响几乎不会影响根据本发明的变容二极管的电容值。

在第一有利的实施例中，第一致动器表面提供连接至直流电压源的第一端子的导电连接，并且第二致动器表面提供连接至直流电压源的第二端子的导电连接。在直流电压源中，施加被设定为在第一可移动膜和第二可移动膜上形成静电力的可调节直流电压。

因此，针对加速度稳定的根据本发明的变容二极管的电容值，有利地被设定为通过电压可调。因此，这种变容二极管可以被用作可调谐电容器。

优选地，第一可移动膜提供第一电容器表面，并且第二可移动膜提供第二电容器表面。因此，实现了可变电容器，其特别地抵抗加速度。

在优选实施例中，基板上的第一致动器表面还是第三电容器表面。以这种方式，基板可以在其全部表面区域上包括金属层，并且可以通过相应的成本有利方式来制造。通过根据本发明的变容二极管中的第三电容器表面，由基板上的第三电容器表面和第一可移动膜形成的第一电容值可以被引出。另外，在根据本发明的变容二极管中，由第三电容器表面和第二可移动膜形成的第二电容器值可以被引出。然后，第三电容器表面形成第一变容二极管端子。第一电容器表面和第二电容器表面一起形成第二变容二极管端子。然后，以这种方式获得的根据本发明的变容二极管提供根据第一电容值和第二电容值的并联连接而获得的总电容值。该总电容值对于加速度的影响不敏感，因为总电容由增加的第一电容值和减小的第二电容值之和形成。电容值变化和加速度变化之差近似为零，使得最终总电容值保持恒定。

基板优选提供第三变容二极管端子，以便实现第一电容值和第二电容值的并联连接。

具体来说，第一膜和第二膜由电绝缘材料形成。该绝缘实现了可移动膜上的电容器表面和致动器表面之间的隔离。具体来说，直流电压上的干扰电压因此不会耦合到可移动膜上的电容器表面。因此，连接至根据本发明的变容二极管的开关电路与直流电压的干扰电压隔离。因此，变容二极管对于干扰不敏感。

在优选实施例中，基板提供远离致动器表面的第三电容器表面。在该上下文中，基板也由电绝缘材料制造，以实现第一致动器表面和第三电容器表面之间的隔离。在该上下文中，第三电容器表面优选呈现在基板的两面上，其中第三电容器表面可以物理地包括两个表面，但在电学上应当被认为是公共电容器表面。为此，基板优选提供有通孔接触，以实现呈现在两面上的第三电容器表面的电互连。

在优选实施例中，电容器表面和第二致动器表面呈现在相应的膜上。电容器表面呈现为远离致动器表面。以这种方式制造变容二极管，其中直流电压的改变对根据本发明的变容二极管的最终电容值提供更大或更小的改变。因此，获得变容二极管的显著增大的调谐范围，或者根据本发明的变容二极管的电容值基本可以更精确地调节，这在下文中以减小的调谐梯度指出。

在优选实施例中，第一膜和第二膜由位于相应的膜的端部的固定件箝位安装。在该实施例的情况下，可移动膜的弹性系数高度影响变容二极管的调谐范围和调节行为。

具体来说，第二致动器表面和相应的膜的固定件之间的距离小于电容器表面和膜的固定件之间的距离。以这种方式，实现了致动器表面上的静电力和电容器表面上的最终电容值之间的转化。因此，变容二极管可以在相对大的电容范围内调谐。

可替代地，第二致动器表面和固定件之间的距离大于电容器表面和固定件之间的距离。由于该实施例，变容二极管有利地提供显著减小的调谐梯度。

在替代实施例中，第一膜和第二膜在膜的中心由固定件箝位安装。因此，静电力对优选设置在固定件一侧上的致动器表面的影响，相反于变容二极管的在电容器表面上引出的最终电容值，该电容器表面布置在与致动器表面相对设置的固定件的一侧上。因此，获得了相对于直流电压的电势的对应增加电容值反而变小的变容二极管。

在替代实施例中，第一膜和第二膜各自由相应的膜的端部处的固定件箝位安装。通过两个端部的固定件，增加了膜的弹性系数，以减小自外部作用在膜上的加速度的影响。获得了膜的相对较大的弹性系数。因此，这种构造抵抗加速度。为了增加静电力的影响，这样的变容二极管可以在每个膜上提供至少两个致动器表面。致动器表面的数目是用于调节膜的挠度的参数。

在优选实施例中，以箝位方式安装的膜在其固定件的区域中变细。与没有变细的膜相比，在施加直流电压时，以这种方式获得的膜的减小的弹性系数导致膜的相对较大的挠度。因此，增加了变容二极管的调谐范围。

在优选实施例中，电容器表面到基板的距离小于第二致动器表面和基板之间的距离。因此，获得了变容二极管相对较大的调谐范围。

作为替代例，第二电容器表面和基板之间的距离大于第二致动器表面和基板之间的距离。以这种方式获得了以相对较大的精度可调谐的变容二极管。

在优选实施例中，第一可移动膜的弹性系数不同于第二可移动膜。例如，在变容二极管完全集成的情况下，如果用作可移动膜的层因为其结构而提供不同的层厚度，则可以预期第一可移动膜的弹性系数不同于第二可移动膜。这实现了不同的面积惯性矩，其可以通过不同大小的直流电压来补偿，或者可以有针对性地用于变容二极管的调谐。

可替代地或附加地，第一可移动膜的宽度不同于第二可移动膜的宽度。因此，详细说明，基板和相应膜之间的不同层厚度可以根据结构而补偿，或者通过不同的最终弹性系数可以实现预定调谐，不同弹性系数导致相应的膜的不同面积惯性矩。

根据本发明的变容二极管优选布置为印刷电路板上的分立元件。在该上下文中，印刷电路板应当被认为是所描述的基板，使得在各种情况下可移动膜作为分立结构元件被布置在基板的上方或下方，并且变容二极管的最终总电容仅通过膜来引出，或可替代地通过各电容值的并联连接以形成总电容而获得。

可替代地，根据本发明的变容二极管作为完全集成的结构元件被引入集成开关电路。在该上下文中，可移动膜呈现为铝、体态硅、氧化硅和/或半导体技术中的替代材料。

优选地，在根据本发明的变容二极管的制造步骤中，第一可移动膜和基板之间的距离以及第二可移动膜和基板离开固定件的距离是可调节的。因此，不同于第一膜的弹性系数的第二膜的弹性系数可以被简单的补偿。例如，在膜使用不同材料和/或具有不同膜厚度的情况下，产生不同的弹性系数。

可替代地，第一可移动膜和基板之间的距离不同于第二可移动膜和基板的距离。该差值可以通过印刷电路板结构的规格或集成半导体结构的构造规格而给出。根据本发明，使用不同材料的膜、膜的变细/增强膜的强度、和/或使用不同的直流电压来调节相应的电容值，以补偿最终的距离。

本发明的思想还包括具有至少两个根据本发明的变容二极管的变容二极管系统，其中这些变容二极管并联连接。

不能排除变容二极管制造中的制造公差以使变容二极管的两个膜的形成呈现微小的区别。因此，加速度的影响不会被完全补偿。通过多个变容二极管的并联连接，变容二极管的制造公差被平均。在这种变容二极管系统的情况下，各变容二极管的电容噪声因为气体分子的布朗运动而被另外的减少。在该上下文中，根据本发明，通过多个根据本发明的变容二极管的并联连接的电容值的大分散被补偿。

作为替代例，提出根据本发明的变容二极管的并联连接，其中所用变容二极管提供大约相同的电容值，并因此提供很小的制造公差。因此，变容二极管的可调总电容值可以很小。因此，即使使用几个变容二极管，也能实现对加速度的抵抗。

在下文中，以附图为基础，更详细的解释本发明的其他实施例和优点，其中附图仅描述本发明的示例几天实施例。附图中相同的部件提供以相同的附图标记。附图不应视为是真正的尺度，附图的单个部件可以分别以放大比例和放大简化而示出。

附图说明

图1根据现有技术的基于MEMS的变容二极管；

图2a-2c根据本发明的变容二极管的示例性实施例；

图3a-3b根据图2所示本发明的变容二极管的进一步发展；

图4根据图3所示本发明的变容二极管的替代实施例；

图5a-5b根据图2所示本发明的变容二极管的第二进一步发展；

图6a-6b根据图2所示本发明的变容二极管的第三进一步发展；

图7a-7b根据图2所示本发明的变容二极管的第四进一步发展；

图8a-8b根据图2所示本发明的变容二极管的第五进一步发展；

图9a-9b根据图2所示本发明的变容二极管的第六进一步发展；

图10a-10b根据图2所示本发明的变容二极管的第七进一步发展；

图11a-11c根据图2所示本发明的变容二极管的第八进一步发展；

图12a-12b根据图2所示本发明的变容二极管的第九进一步发展；

图13根据图2所示本发明的变容二极管的第十进一步发展；

图14根据本发明的变容二极管系统的示例性实施例。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的变容二极管。该变容二极管使用MEMS技术制造。该变容二极管提供基板1，在基板1上呈现至少一个第一致动器表面2a。可移动膜3被布置在基板1上方。膜3呈现导电性。

现在将描述根据图1的变容二极管的机能。基板1上的致动器表面2a以导电方式连接至直流电压源4的第一端子4a。膜3以导电的方式连接至直流电压源4的第二端子4b。因此，可移动膜3是第二致动器表面2b。通过直流电压源4施加直流电压，在第一致动器表面2a和第二致动器表面2b之间形成静电力20。由于可移动膜3的材料的弹性系数，可移动膜3通过直流电压定位在基板1上方一定距离处。在静电力和相对的弹性系数之间建立平衡。因为致动器表面2a和膜3都呈现导电性，所以移动膜3和第一致动器表面2a各自代表电容器表面5。因此，变容二极管通过可调节直流电压源4而获得。电容器表面5以导电的方式连接至电路6。

现在，如果从外部作用的力7施加于变容二极管上，例如通过加速度施加，则该作用力7或者抵消静电力20或者放大静电力20。因此，打破了通过直流电压4的静电力和可移动膜3的弹性系数的可调节平衡。最终，电膜3和第一致动器表面2a之间的距离独立于从直流电压源4施加的直流电压而改变。在从外部作用的力7的作用期间，建立了新的、暂时的平衡，其中可移动膜3的挠度现在取决于可移动膜3的弹性系数、直流电压4的静电力和从外部作用的力7。如果从外部作用的力7不再作用在变容二极管上，则静电力和弹性系数的初始平衡就恢复。由于可移动膜的挠度的改变，具体通过变容二极管的加速度或机械振荡而实现的这种外部力7的影响是改变变容二极管的电容值。根据本发明，加速度对变容二极管的这种影响是不希望有的。

随后的图2至13示出变容二极管的示例性实施例，其中加速度力7对变容二极管的不希望的影响被补偿。

图2a至图2c示出根据本发明的变容二极管的第一示例性实施例，其中图2b和图2c示出图2a所示变容二极管的不同的最终等效电路图。在图2a中，基板1提供第一上侧面1a和面对上侧面1a的下侧面1b。第一致动器表面2a呈现在基板1上。在该上下文中，第一致动器表面2a可以呈现在基板的上侧面1a上，也可以呈现在基板的下侧面1b上。可替代地，如图2a所示，第一致动器表面2a可以是基板1的金属化区域。

第一可移动膜3a被布置在基板1的上侧面1a的上方。第二可移动膜3b被布置在基板的下侧面1b的下方。在图2a中，第一可移动膜3a和第二可移动膜3b以导电的方式呈现。第一可移动膜3a是第一电容器表面5a和第二致动器表面2b。第二可移动膜3b是第二电容器表面5b和第二致动器表面2b。第一致动器表面2a以导电的方式连接至直流电压4的第一端子4a。第一膜3a的第二致动器表面2b以及第二可移动膜3b的第二致动器表面2b以导电的方式连接至直流电压源4的第二端子4b。第一可移动膜3a形成第一电容器表面5a。第二可移动膜3b形成第二电容器表面5b。在该上下文中，第一致动器表面2a是第三电容器表面5c。

第一电容器表面5a与第一致动器表面2a或第三电容器表面5c形成第一可调谐电容器。第二电容器表面5b与第一致动器表面2a或第三电容器表面5c形成第二可调谐电容器。第一电容器表面5a、第二电容器表面5b和第三电容器表面5c在任何情况下都连接至电路6。因此，引出变容二极管是第一和第二可调谐电容器的并联电路，或者在电路6中停用第三电容器表面5c的情况下是由第一可移动膜3a和第二可移动膜3b形成的变容二极管。

在下文中，将描述图2a中所示根据本发明的变容二极管的机能。通过直流电压源4施加直流电压，在基板1的上方获得第一致动器，第一致动器的静电力20作用在基板1的上方。另外，获得其静电力20作用在基板1下方的第二致动器。在该示例性实施例中，上侧面1a和下侧面1b上的静电力20被认为是相同的。静电力20可以通过直流电压4的电压电平而改变。

应用到电路6的变容二极管只通过可移动第一膜3a和可移动第二膜3b可调节。这意味着变容二极管的基板1是刚性的。力7从外部作用在变容二极管上的结果是上致动器和下致动器都被影响。

如果膜3a和3b的弹性系数是相同大小的，则膜3a和3b在受到加速度力7影响时在相同方向上移动。现在以替代方式利用该效应，这将结合图2b和图2c进行解释。

根据图2b，第一电容器表面5a、第二电容器表面5b和第三电容器表面5c用于电路6。在该上下文中，第三电容器表面5c形成第一变容二极管端子。第一电容器表面5a和第二电容器表面5b形成根据本发明的变容二极管的第二变容二极管端子。因此，两个单独的电容器形成并联电路。因为并联连接的电容器的电容值通常是各电容器之和，所以用于电路6的变容二极管的最终总电容不会变化。第一电容值（上致动器）的增大和第二电容值（下致动器）的同时减小导致变容二极管的两部分电容之和能抵抗加速度。因此，从外部作用的力7不会影响变容二极管的电容。然而，仍然给出通过直流电压4调节变容二极管电容值的可调节性。

根据图2c，电路6以替代方式连接。在该上下文中，第三电容器表面5c不用于电路6。替代地，第一电容器表面5a形成第一变容二极管端子，并且第二电容器表面5b形成第二变容二极管端子。因此，可调谐电容器由第一电容器表面5a和第二电容器表面5b形成。在该上下文中，两个单独电容器的公共电容器表面可以看作一个变体，由此提供两个单独电容器的串联电路。可替代地，基板1还可以用作附加电介质。因为第一电容器表面5a和第二电容器表面5b在受到变容二极管上力7的作用时在相同方向上移动，所以最终的电容器不会改变，由此也获得抵抗加速度的变容二极管。

图2中所指出的根据本发明的变容二极管的进一步发展在图3至图11中通过原理解释以简化的方式呈现。在该上下文中，图3至图12各自提供两个视角，其中图3a、4、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a、11c和12a各自呈现根据本发明的变容二极管的截面图，并且图3b、5b、6b、7b、8b、9b、10b、11b和12b各自呈现根据本发明的变容二极管的平面图。图3b、5b、6b、7b、8b、9b、10b、11b和12b中所示的第一膜3a的构成与未示出的第二膜3b的构成相同。

直流电压源4的端子4a和4b以及用于电路6的引线对应于图2b和图2c中所详细说明的两个替代实施例。在该上下文中，图3至11中的第一可移动膜3a和第二可移动膜3b中的每一个都由电绝缘材料制成，从而使直流电压源4的直流电压与电路6隔离，或者由导电材料制成，其中直流电压和电路6之间的隔离应当以替代的方式实现。为了避免重复，仅描述各个图2至11之间区别。

在图3a中，第一可移动膜3a呈现为一端部具有固定件30。相应地，第二可移动膜3b连接至固定件30。可移动膜3a和3b的设置在固定件30对面的端部自由振荡。可移动膜3a和3b中的每一个提供第二致动器表面2b，并且分别提供电容器表面5a和5b。基板1提供第一致动器表面2a。如图2c所指出的实现对变容二极管的控制，以使电容器表面5c不需要呈现在基板上。

从图3b明显看出，第二致动器表面2b被布置在离开固定件30的距离13处。电容器表面5a被布置在相应可移动膜3a或3b上的离开固定件30的距离12处。根据图3a和3b，距离13比距离12短。第二致动器表面2b被设置在离开相应电容器表面5a或5b的距离8处。

根据图3a和3b的构造实现了致动器的静电力20以及根据本发明的变容二极管的最终电容值之间的转化关系。因此，与如图2所示的可比较的直流电压控制的情况相比，在通过直流电压4控制致动器表面2a、2b的情况下，获得变容二极管的相对较大的电容值调谐范围。

图4描述了图3的根据本发明的变容二极管的替代实施例。与图3的区别仅为基板提供第三电容器表面5c。根据图2b实现对变容二极管的控制，从而实现电路6中各电容器的并联连接。

在该上下文中，第三电容器表面5c呈现在基板上的上侧面1a和下侧面1b上，并且通过通孔接触连接至电链接。可替代地，第三电容器表面5c以类似于图2的方式呈现为单片元件。

在图5a和图5b所示的进一步发展中，通过与根据图3a和图3b的示例性实施例的区别，致动器表面2b与电容器表面5a交换，以使距离13大于距离12。通过这个交换，获得了可以更加精确调谐的变容二极管，因为与分别根据图2或图3a和图3b的示例性实施例中的可比较直流电压相比，由直流电压4引起的静电力20的改变对可移动膜31和3b的影响相对较小。

图5a和图5b的示例性实施例示出与图2以及图3a和3b中的示例性实施例的进一步区别。第一电容器表面5a和基板之间的距离10小于第二致动器表面2b和基板1之间的距离11。相应地，第二电容器表面5b和基板1之间的距离小于第二致动器表面2b和基板1之间的距离11。与根据图2或图3a和3b的变容二极管相比，这个不同的距离导致最终的变容二极管的调谐范围相对较大。

在根据图6a和图6b的进一步发展中，通过与根据图5a和图5b的示例性实施例的区别，第二致动器表面2b离开固定件30的距离小于相应电容器表面5a和5b离开固定件30的距离12。另外，第二致动器表面2b和基板1之间的距离11小于相应电容器表面5a、5b和基板1之间的距离。

在存在如图6a和6b所示变容二极管的情况下，直流电压源4的用于调谐并调节变容二极管的最终电容的调节直流电压可以显著地减小。可替代地，与图2相比，随着直流电压的施加，获得了变容二极管相对较精确的调谐范围。

图6a和图6b的示例性实施例示出与根据图2至图5的示例性实施例的进一步区别。在图6a和图6b中，第一可移动膜3a和第二可移动膜3b在靠近固定件30的区域14中变细。通过这种变细14，减小了膜3a和3b的弹性系数，由此显著地增加直流电压源4的直流电压的影响。因此，直流电压的水平可以被大大减小，或者变容二极管的调谐范围可以被大大增加。可替代地，可以增加第一可移动膜3a和第二可移动膜3b的强度，以增加弹性系数。最终，直流电压源4的直流电压的影响被显著地降低。因此，直流电压的水平被大大增加，或者变容二极管的调谐范围被大大减小。

另外，第三电容器表面5c呈现在基板1的上侧面1a和下侧面1b上。根据图2b实现最终的变容二极管的控制，以在电路6中实现各电容器的并联连接。

作为这里未示出的替代例，第三电容器表面5c不呈现在基板1上，以根据图2c控制根据该实施例的变容二极管。

在图7a和7b所示的示例性实施例中，通过与图6a和6b的示例性实施例的区别，第二致动器表面2b与相应膜3a或3b上的相应电容器表面5a或5b交换。另外，膜3a和3b的变细14也提供在固定件的区域中，通过变细14可以减小调谐电压。通过与图6a和6b的示例性实施例的区别，根据图7a和7b的最终变容二极管在较大的捕获范围上可调。

另外，第三电容器表面5c呈现在基板1的上侧面1a和下侧面1b上。如图2b所示控制最终的变容二极管，以在电路6中实现各电容器的并联连接。

作为这里未示出的替代例，第三电容器表面5c不呈现在基板1上，以根据涉及图2c的考虑实现变容二极管的控制。

图5a、6a和7a中从基板1到各个表面的不同距离具体通过相应膜3a或3b上的间隔元件9而获得。作为这里未示出的替代例，间隔元件9呈现在基板1上。

图8a至10b描述了图3a至7b所示实施例的根据本发明的变容二极管的替代实施例。显著的区别是第一可移动膜3a和第二可移动膜3b的固定件30位于膜3a和3b的两个端部。由于固定件位于两个端部，所以不存在膜3a和3b的自由振荡端部，并且增加了可移动膜3a和3b的弹性系数，因此进一步减小了加速度的影响。

根据图8a和图8b的示例性实施例在各种情况下示出在第一可移动膜3a和第二可移动膜3b上都布置两个第二致动器表面2b。以这种方式，在施加直流电压时，相应的膜3a和3b会突出。然后，分别布置在两个第二致动器表面2b之间的第一电容器表面5a和第二电容器表面5b通过施加对应于直流电压水平的直流电压而远离基板1。

以类似的方式，第三电容器表面5c呈现在基板1的上侧面1a和下侧面1b上。如图2b所示控制最终的变容二极管，以在电路6中实现各电容器的并联连接。

作为这里未示出的替代例，第三电容器表面5c不呈现在基板1上，以使根据涉及图2c的考虑实现变容二极管的控制。

与图5a和图7a中所示的距离相比，图9a和图9b示出第一电容器表面5a和基板1之间的距离10比第二致动器表面2b和基板1之间的距离11相对较小。以这种方式，实现了最终变容二极管的相对较大的调谐能力。

根据图9a，第三电容器表面5c未呈现在基板1上，以根据涉及图2c的考虑实现变容二极管的控制。

作为未示出的替代例，第三电容器表面5c呈现在基板1的上侧面1a和下侧面1b上。然后，如图2b所示实现最终变容二极管的控制，以在电路6中实现各电容器的并联连接。

与图6b和7b相比，图10a和图10b示出第一可移动膜3a和第二可移动膜3b的变细14。这种变细14减小了相应膜3a和3b的弹性系数，以实现最终变容二极管的较大的捕获范围，或者为了获得可移动膜3a、3b的相同挠度，可以从直流电压源4施加相对小的直流电压。

图11a、图11b和图11c示出图3至7和图8至10的根据本发明的变容二极管的替代实施例。在该上下文中，图11a至图11c中的固定件30被布置在相应膜3a、3b的中心。因此，在图11b中，固定件30被布置在第一膜3a上的第一电容器表面5a和第二致动器表面2b之间。相应地，固定件30被布置在第二膜3b上的第二电容器表面5b和第二致动器表面2b之间。

在该上下文中，在第一替代例中，第一电容器表面5a和固定件30之间的距离12与第二致动器表面2b和固定件30之间的距离相同。使用这种方式呈现的变容二极管，实现了施加的调谐电压和变容二极管电容之间的相反走势（reciprocalbehaviour）。在第二替代例中，静电力20和变容二极管的最终电容值之间的转化关系可以通过改变距离12和13来调节。

第三电容器表面5c未呈现在图11a中，以如2c所示实现最终变容二极管的控制。

与图11a相比，根据图11c，第三电容器表面5c呈现在第一电容器表面5a和第二电容器表面5b一侧的基板1的上侧面1a和下侧面1b上。如图2b所示实现最终变容二极管的控制，以在电路6中实现各电容器的并联连接。

图12a和12b示出图11a至图11c呈现的根据本发明的变容二极管的进一步发展。在该上下文中，图12a示出根据本发明的变容二极管的截面图，并且图12b示出根据本发明的变容二极管的平面图。与图11相比，图12示出的固定件30未呈现在基板1和相应的膜3a、3b之间。作为替代例，图12中的固定件30呈现在具有相应膜3a、3b的平面上。经由扭簧31以可移动方式布置相应的膜3a、3b。在固定件30位于与膜3a、3b相同的平面上的实施例的情况下，可以使用具有对应的凹进和金属化的全表面平面，而在基板1和膜3之间不需要另外的固定件30。在直流电压施加至致动器表面2a、2b的情况下，静电力作用在扭簧31上，以使扭簧31由于宽度减小而发生相反挠曲（reciprocal deflection）。在该上下文中，扭簧31的宽度调节与静电力作用相反的最终弹性系数。

图13示出根据本发明的变容二极管的替代示例性实施例。通过与以上附图的不同，基板1和第一可移动膜3a之间的距离d1大于基板1和第二可移动膜3b之间的距离d2。

具体来说，在集成半导体结构的情况下，这个距离的差值以印刷电路板的特定层顺序或者层及其层厚度的特定布置为基础。这些不同距离d1和d2必须被补偿，以使基于基板1和第一可移动膜3a之间的电容器的第一电容值具有与基于基板1和第二可移动膜3b之间的电容器的第二电容值相同的大小。

具体来说，通过对第一可移动膜3a和第二可移动膜3b使用不同材料或不同厚度来实现距离差的补偿。然后，在施加直流电压源4时，以这种方式产生的膜3a和3b的不同弹性系数使膜3a产生不同于膜3b的挠度。

可替代地，对应于图6和图10中所示的示例性实施例，通过使第一可移动膜3a或第二可移动膜3b变细14或通过增加其强度来实现距离差的补偿。然后，在施加直流电压源4时，膜3a和3b最终的不同弹性系数使膜3a产生不同于膜3b的挠度。

，通过在第一可移动膜3a和基板之间以及第二可移动膜3b和基板1之间施加不同的直流电压水平来实现距离差的补偿。然后，膜3a和3b最终的不同挠度产生不同的部分电容值。

相反，对第一可移动膜3a和第二可移动膜3b使用不同材料可以导致距离d1和d2呈现为不同。因此，为了补偿例如通过使用不同材料或具有不同膜厚度的膜实施例导致的膜3a和3b的不同性能，距离d1和d2的可调节性也包含在本发明的思想内。

作为未示出的替代例，第一电容器表面5a可以呈现不同于第二电容器表面5b的尺寸。由于最终平板电容器的不同面积，获得不同的部分电容。因此，可以补偿可移动膜3a、3b的不同弹性系数，或者可以实现根据本发明的变容二极管的目标调谐。可替代地或另外地，相应可移动膜3a或3b上的致动器表面2b可以呈现有不同尺寸。

图13所示的根据本发明的变容二极管呈现如图3至图7所示在边缘仅具有一个固定件30。根据图8至图10或图11至图12具有不同距离d1和d2的变容二极管的构造也包括在本申请的思想中。

图14示出根据本发明的变容二极管系统。在该上下文中，这里所描述类型的多个变容二极管16被布置在印刷电路板15上。变容二极管16在印刷电路板15上的布置是任意的。具体来说，变容二极管16被任意布置在印刷电路板15的整个区域上。所有的变容二极管16都是并联连接。

然而，由于根据本发明的变容二极管16的制造公差，很难将两个相同的可移动膜3a和3b引入变容二极管16。因此，在变容二极管具有加速度的情况下的误差电容的最终平均不被充分补偿。为了将由于制造公差而发生的、在变容二极管的加速度的情况下的误差最小化，至少两个变容二极管被并联连接，以进一步减小加速度误差。在多个变容二极管并联连接的情况下，这种误差减小特别有效，因为各变容二极管16的误差被平均了。

根据图14的构造还附加地减小了变容二极管16的电容噪声。变容二极管16通常在气体环境中运行。气体粒子根据压力、气体类型和温度执行布朗分子运动。在基于MEMS的变容二极管16的情况下，这意味着气体粒子撞击变容二极管16的膜3，并因此给电容添加了噪声。由于几个变容二极管16的并联连接，气体粒子以不相关的方式撞击各个膜，由此将气体粒子的影响平均。

变容二极管可以分立地应用到印刷电路板15，或者它们被集成在半导体电路内。

这里所描述的本发明的变容二极管可以特别用于集成VCO、频率可调滤波器、移相器等的情况。在该上下文中，VCO可以在从几kHz至2GHz的范围内运行。与颤噪效应相比，通过根据本发明的变容二极管大大改进了敏感性。直流电压源4通常提供从0至40V的范围。

在本发明的范围内，所描述和/或示出和/或要求的全部元件可以相互任意组合。

Claims (19)

1.一种具有致动器（2）的变容二极管，其中所述致动器（2）的第一致动器表面（2a）呈现在基板（1）上，并且第二致动器表面（2b）呈现在第一可移动膜（3a）上，

其特征在于

所述变容二极管另外提供第二可移动膜（3b）；

所述第一可移动膜（3a）被布置在所述基板（1）的上侧面（1a）的上方；并且

所述第二可移动膜（3b）被布置在所述基板（1）的面对所述上侧面（1a）的下侧面（1b）的下方。

2.根据权利要求1所述的变容二极管，

其中，

所述第一致动器表面（2a）提供连接至直流电压源（4）的第一端子（4a）的导电连接；

所述第二致动器表面（2b）提供连接至直流电压源（4）的第二端子（4b）的导电连接；并且

在所述直流电压源（4）中调节的直流电压被设置为在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上形成静电力（20）。

3.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）提供第一电容器表面（5a），并且其中所述第二可移动膜（3b）提供第二电容器表面（5b）。

4.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）呈现为电绝缘材料。

5.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）提供第一变容二极管端子，并且其中所述第二可移动膜（3b）提供第二变容二极管端子。

6.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述基板（1）提供第三电容器表面（5c），并且所述基板（1）提供第三变容二极管端子。

7.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中电容器表面（3a、3b）和第二致动器表面（2b）分别呈现在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上，并且其中相应的电容器表面（3a、3b）被布置在离开所述致动器表面（2b）的距离（8）处。

8.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二膜（3b）通过相应膜（3a、3b）的一个端部处的固定件（30）以可移动方式安装。

9.根据权利要求8所述的变容二极管，

其中所述第二致动器表面（2b）和相应膜（3a、3b）的固定件（30）之间的距离（13）小于相应的电容器表面（5a、5b）和该膜（3a、3b）的固定件（30）之间的距离（12）。

10.根据权利要求8所述的变容二极管，

其中所述第二致动器表面（2b）和相应膜（3a、3b）的固定件（30）之间的距离（13）大于相应的电容器表面（5a、5b）和该膜（3a、3b）的固定件（30）之间的距离（12）。

11.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）通过箝位在相应膜（3a、3b）的中心的固定件（30）来安装。

12.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）通过分别箝位在所述膜（3a、3b）的两个端部的固定件（30）来安装。

13.根据权利要求12所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）各自提供两个第二致动器表面（2b），其中电容器表面（5a、5b）分别被布置在两个第二致动器表面（2b）之间。

14.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）在固定件（30）的区域中变细（14）。

15.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中电容器表面（5a、5b）和第二致动器表面（2b）分别呈现在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上，并且其中相应的电容器表面（5a、5b）和所述基板（1）之间的距离（10）小于所述第二致动器表面（2b）和所述基板（1）之间的距离（11）。

16.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中电容器表面（5a、5b）和第二致动器表面（2b）分别呈现在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上，并且其中相应的电容器表面（5a、5b）和所述基板（1）之间的距离（10）大于所述第二致动器表面（2b）和所述基板（1）之间的距离（11）。

17.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中电容器表面（5a、5b）和第二致动器表面（2b）分别呈现在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上，并且其中相应的电容器表面（5a、5b）提供不同于所述第二致动器表面（2b）的尺寸。

18.根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管，其中电容器表面（5a、5b）分别以不同的尺寸呈现在所述第一可移动膜（3a）和所述第二可移动膜（3b）上。

19.一种具有至少两个根据前述权利要求中任一个所述的变容二极管的变容二极管系统，

其特征在于

所有的变容二极管（16）并联连接。