JP2001339962A - Electrostatic actuator - Google Patents

Electrostatic actuator

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JP2001339962A
JP2001339962A JP2000154604A JP2000154604A JP2001339962A JP 2001339962 A JP2001339962 A JP 2001339962A JP 2000154604 A JP2000154604 A JP 2000154604A JP 2000154604 A JP2000154604 A JP 2000154604A JP 2001339962 A JP2001339962 A JP 2001339962A
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JP
Japan
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resistor
electrostatic actuator
fixed electrode
electrode
movable electrode
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Application number
JP2000154604A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Noro
誠 野呂
Hitoshi Hara
仁 原
Naoteru Kishi
直輝 岸
Kentaro Suzuki
健太郎 鈴木
Masayuki Kashiwada
昌之 柏田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic actuator which stably operates even when an overvoltage is applied momentarily or in a pulse. SOLUTION: In the electrostatic actuator which has a fixed electrode and a movable electrode facing each other and generates an electrostatic attraction between the electrodes by applying a voltage from the outside, the electrostatic actuator has an overvoltage suppression circuit which absorbs an overvoltage applied momentarily or in a pulse from the outside to protect it.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電極を対向させ、
その電極間に電圧を印加して駆動力を発生する静電アク
チュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electrode for
The present invention relates to an electrostatic actuator that generates a driving force by applying a voltage between the electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、静電アクチュエータの一例とし
て、非分散赤外線(Non−Dispersive I
nfraRed)ガス分析計(以下、NDIRガス分析
計と記す)に使用されるファブリペローフィルタが知ら
れている。そして、本出願人は、特願2000−412
87号において、半導体のマイクロマシニング技術を応
用したファブリペローフィルタを提案している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of an electrostatic actuator, a non-dispersive infrared (Non-Dispersive I.
A Fabry-Perot filter used in an nfraRed gas analyzer (hereinafter, referred to as an NDIR gas analyzer) is known. The present applicant has filed Japanese Patent Application No. 2000-412.
No. 87 proposes a Fabry-Perot filter to which semiconductor micromachining technology is applied.

【0003】図4は、ファブリペローフィルタの断面図
である。図4において、シリコン基板1上にシリコン酸
化膜2を介して固定ミラー3が形成され、可動ミラー4
は、固定ミラー3上に形成されたシリコン酸化膜からな
る犠牲層5及び層間膜としての例えばシリコン窒化膜6
上に形成されて固定ミラー3に対向配置されている。
FIG. 4 is a sectional view of a Fabry-Perot filter. In FIG. 4, a fixed mirror 3 is formed on a silicon substrate 1 via a silicon oxide film 2 and a movable mirror 4 is formed.
Is a sacrificial layer 5 made of a silicon oxide film formed on the fixed mirror 3 and a silicon nitride film 6 as an interlayer film, for example.
It is formed on the upper surface and is opposed to the fixed mirror 3.

【0004】そして、可動ミラー4に形成されたエッチ
ング孔7より犠牲層5をエッチングして除去することに
より犠牲層5の膜厚に相当するギャップhが固定ミラー
3と可動ミラー4の間に形成され、可動ミラー4は外力
が加えられることにより固定ミラー3の方向に変位可能
となっている。
A gap h corresponding to the thickness of the sacrifice layer 5 is formed between the fixed mirror 3 and the movable mirror 4 by etching and removing the sacrifice layer 5 from the etching holes 7 formed in the movable mirror 4. The movable mirror 4 can be displaced in the direction of the fixed mirror 3 when an external force is applied.

【0005】尚、固定ミラー3及び可動ミラー4は例え
ば多結晶シリコンからなり、固定ミラー3の表面には高
濃度の不純物がドープされて固定電極8が形成され、可
動ミラー4の表面には高濃度の不純物がドープされて可
動電極9が形成されている。
The fixed mirror 3 and the movable mirror 4 are made of, for example, polycrystalline silicon. A fixed electrode 8 is formed on the surface of the fixed mirror 3 by doping a high concentration of impurities. The movable electrode 9 is formed by being doped with an impurity at a concentration.

【0006】そして、可動電極9に外部から通電可能と
する外部電極10aが可動電極9に接触して形成され、
固定電極8に外部から通電可能とする外部電極10bが
固定電極8に接触して形成されている。
An external electrode 10a is formed in contact with the movable electrode 9 so as to be able to conduct electricity to the movable electrode 9 from the outside.
An external electrode 10b that enables the external power supply to the fixed electrode 8 is formed in contact with the fixed electrode 8.

【0007】次に、動作を説明する。固定電極8と可動
電極9に、外部電極10b,10aを介して電位差を与
えると、固定電極8と可動電極9との間に静電吸引力が
発生し、可動ミラー4が固定ミラー3の方向に変位し、
ギャップhの長さが変化する。この電圧を変化させるこ
とにより、被測定ガスの吸収特性に対応した波長帯域の
赤外線を透過させるギャップの長さを得ることができ
る。
Next, the operation will be described. When a potential difference is applied to the fixed electrode 8 and the movable electrode 9 via the external electrodes 10b and 10a, an electrostatic attraction force is generated between the fixed electrode 8 and the movable electrode 9, and the movable mirror 4 moves in the direction of the fixed mirror 3. Displaced to
The length of the gap h changes. By changing this voltage, it is possible to obtain the length of the gap for transmitting infrared rays in the wavelength band corresponding to the absorption characteristics of the gas to be measured.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなフ
ァブリペローフィルタにおいては、次のような問題点が
あった。ファブリペローフィルタの取り扱い中に、静電
気等により外部電極10a,10bの間に定格以上の過
大電圧が瞬間的に(パルス的に)印加される場合があ
る。この場合、過大電圧の印加により、可動ミラー4が
固定ミラー3に近接あるいは接触し、不可逆的な特性変
化、シリコン窒化膜6等の層間絶縁膜の静電破壊または
特性劣化を生じる。
However, such a Fabry-Perot filter has the following problems. During handling of the Fabry-Perot filter, an excessive voltage exceeding the rating may be instantaneously (pulsely) applied between the external electrodes 10a and 10b due to static electricity or the like. In this case, the application of the excessive voltage causes the movable mirror 4 to approach or come into contact with the fixed mirror 3, causing irreversible characteristic changes and electrostatic breakdown or characteristic deterioration of the interlayer insulating film such as the silicon nitride film 6.

【0009】即ち、可動電極9と固定電極8の間には不
純物がドープされていない多結晶シリコンが絶縁物とし
て介在しているが、過大電圧により絶縁破壊を生じ、可
動電極9と固定電極8の間に短絡電流が流れる。その結
果、可動ミラー4と固定ミラー3とが融着し、印加電圧
をゼロに戻してもギャップhは元の値に復帰することが
できなくなってしまう。
That is, although polycrystalline silicon not doped with impurities is interposed between the movable electrode 9 and the fixed electrode 8 as an insulator, an insulation breakdown occurs due to an excessive voltage, and the movable electrode 9 and the fixed electrode 8 are separated. During this time, a short-circuit current flows. As a result, the movable mirror 4 and the fixed mirror 3 are fused, and even if the applied voltage is returned to zero, the gap h cannot be returned to the original value.

【0010】あるいは、印加電圧とギャップhとの関係
がヒステリシス特性を持つこととなって波長分別が不可
能となり、ファブリペローフィルタの本来設計された印
加電圧と透過波長との関係を失ってしまう。
Alternatively, the relationship between the applied voltage and the gap h has a hysteresis characteristic, making it impossible to discriminate the wavelength, and the relationship between the originally designed applied voltage of the Fabry-Perot filter and the transmission wavelength is lost.

【0011】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、2つの外部電極の間に瞬間的にま
たはパルス的に印加される過大電圧を吸収する過大電圧
抑制回路と、静電アクチュエータの可動電極9及び固定
電極8とを同一基板上に形成することにより、過大電圧
が印加された場合においても安定して動作する静電アク
チュエータを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an overvoltage suppression circuit for absorbing an overvoltage applied instantaneously or in a pulsed manner between two external electrodes; An object of the present invention is to provide an electrostatic actuator that operates stably even when an excessive voltage is applied by forming the movable electrode 9 and the fixed electrode 8 of the electric actuator on the same substrate.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1におい
ては、対向配置された固定電極と可動電極を有し、この
固定電極と可動電極の間に外部から電圧を印加して静電
引力を発生させることにより前記可動電極を駆動する静
電アクチュエータにおいて、前記外部と前記静電アクチ
ュエータとの間に、前記外部から瞬間的にまたはパルス
的に印加される過大電圧を吸収して前記静電アクチュエ
ータを保護する過大電圧抑制回路を設けたことを特徴と
する静電アクチュエータである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fixed electrode and a movable electrode which are opposed to each other, and a voltage is externally applied between the fixed electrode and the movable electrode to apply electrostatic attraction. In the electrostatic actuator that drives the movable electrode by generating a voltage, an excessive voltage applied instantaneously or in a pulse manner from the outside is absorbed between the outside and the electrostatic actuator, and the electrostatic An electrostatic actuator having an excessive voltage suppression circuit for protecting the actuator.

【0013】本発明の請求項2においては、前記過大電
圧抑制回路は、一端が前記固定電極に接続され、他端が
前記可動電極に接続されるコンデンサと、このコンデン
サと前記可動電極との接続点に一端が接続される第一抵
抗と、一端が前記固定電極に接続され、他端が前記第一
抵抗の他端に接続される第二抵抗、とからなることを特
徴とする請求項1記載の静電アクチュエータである。
According to a second aspect of the present invention, in the excessive voltage suppression circuit, a capacitor having one end connected to the fixed electrode and the other end connected to the movable electrode, and a connection between the capacitor and the movable electrode. 2. A first resistor having one end connected to a point and a second resistor having one end connected to the fixed electrode and the other end connected to the other end of the first resistor. It is an electrostatic actuator as described.

【0014】本発明の請求項3においては、前記固定電
極、前記可動電極及び前記過大電圧抑制回路は、同一基
板上に形成されることを特徴とする請求項1及び請求項
2記載の静電アクチュエータである。
According to a third aspect of the present invention, the fixed electrode, the movable electrode and the excessive voltage suppressing circuit are formed on the same substrate. Actuator.

【0015】本発明の請求項4においては、前記固定電
極は、シリコン基板上に設けられた導電性を有するシリ
コン層が加工されることにより形成され、前記可動電極
は、前記固定電極上に層間絶縁膜を介して設けられた導
電性を有するシリコン層が加工され、前記固定電極との
間にギャップを有して形成され、前記コンデンサは、前
記シリコン基板上に設けられた導電性を有するシリコン
層または金属層により前記層間絶縁膜を挟み込むことに
より形成され、前記第一抵抗及び第二抵抗は、前記シリ
コン基板上に設けられた導電性を有するシリコン層が加
工されることにより形成されることを特徴とする請求項
3記載の静電アクチュエータである。
According to a fourth aspect of the present invention, the fixed electrode is formed by processing a conductive silicon layer provided on a silicon substrate, and the movable electrode is formed on the fixed electrode by an interlayer. A conductive silicon layer provided through an insulating film is processed and formed with a gap between the fixed electrode and the conductive silicon layer, and the conductive silicon layer is provided on the silicon substrate. The first resistor and the second resistor are formed by sandwiching the interlayer insulating film between layers or metal layers, and the first resistor and the second resistor are formed by processing a conductive silicon layer provided on the silicon substrate. 4. The electrostatic actuator according to claim 3, wherein:

【0016】本発明の請求項5においては、前記層間膜
はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項4記載
の静電アクチュエータである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrostatic actuator according to the fourth aspect, the interlayer film is a silicon nitride film.

【0017】本発明の請求項6においては、前記第一抵
抗及び第二抵抗の抵抗値は、前記シリコン層の不純物濃
度、不純物拡散深さ及びパターン形状を変化させること
により制御されることを特徴とする請求項4記載の静電
アクチュエータである。
According to a sixth aspect of the present invention, the resistance values of the first resistor and the second resistor are controlled by changing an impurity concentration, an impurity diffusion depth and a pattern shape of the silicon layer. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。尚、以下の図面において、図4と
重複する部分は同一番号を付してその説明は適宜に省略
する。図1は本発明の実施例の構成を示す回路図であ
り、図2は図1に示した回路の基板上における平面配置
図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan layout diagram of the circuit shown in FIG. 1 on a substrate.

【0019】図1及び図2において、8は図4に示した
静電アクチュエータとしてのファブリペローフィルタ1
1の固定電極、9は可動電極であり、10aは外部電
極、10bは接地された外部電極である。
1 and 2, reference numeral 8 denotes a Fabry-Perot filter 1 as the electrostatic actuator shown in FIG.
1 is a fixed electrode, 9 is a movable electrode, 10a is an external electrode, and 10b is a grounded external electrode.

【0020】そして、固定電極8は外部電極10bに固
定電極配線により接続されて接地され、固定電極8と可
動電極9により、例えば容量約8pFのコンデンサCf
pを構成している。
The fixed electrode 8 is connected to the external electrode 10b by a fixed electrode wiring and grounded, and is fixed by the fixed electrode 8 and the movable electrode 9 to a capacitor Cf having a capacitance of about 8 pF, for example.
p.

【0021】そして、Cは、例えば400pFの過大電
圧抑制用のコンデンサであり、その一端は可動電極配線
の配線抵抗Rfp(例えば約10kΩ)を介して可動電
極9に接続され、コンデンサCの他端は外部電極10b
に接続されて接地されている。
C is a capacitor for suppressing an excessive voltage of, for example, 400 pF. One end of the capacitor is connected to the movable electrode 9 via a wiring resistance Rfp (for example, about 10 kΩ) of the movable electrode wiring. Is the external electrode 10b
Connected to the ground.

【0022】R1は、例えば400kΩの過大電圧抑制
用の第一抵抗であり、その一端は配線抵抗Rfpを介し
てコンデンサCと可動電極9の接続点に接続され、第一
抵抗R1の他端は配線抵抗R0(例えば約10kΩ)を
介して外部電極10aに接続されている。
R1 is a first resistor for suppressing an excessive voltage of, for example, 400 kΩ. One end of the first resistor is connected to a connection point between the capacitor C and the movable electrode 9 via a wiring resistor Rfp, and the other end of the first resistor R1 is connected to the other end. It is connected to the external electrode 10a via a wiring resistance R0 (for example, about 10 kΩ).

【0023】R2は、コンデンサC及びコンデンサCf
pに蓄電された電荷の放電用の例えば100kΩの第二
抵抗であり、第二抵抗R2の一端は外部電極10bに接
続されて接地され、他端は配線抵抗R0を介して外部電
極10aに接続されている。
R2 is a capacitor C and a capacitor Cf
A second resistor of, for example, 100 kΩ for discharging the charge stored in p, one end of the second resistor R2 is connected to the external electrode 10b and grounded, and the other end is connected to the external electrode 10a via the wiring resistance R0. Have been.

【0024】そして、上述のコンデンサC、第一抵抗R
1、第二抵抗R2により過大電圧抑制回路12を構成し
ている。
The above-mentioned capacitor C and first resistor R
1. The excessive voltage suppression circuit 12 is constituted by the first and second resistors R2.

【0025】C0は、静電気印加モデルとして外部電極
10a,10bの間に接続された、例えば200pF,
200Vのコンデンサであり、このコンデンサC0の放
電を外部電極10a,10bの間に瞬間的に印加される
パルス状の静電気印加のモデルとする。
C0 is, for example, 200 pF, connected between the external electrodes 10a and 10b as a static electricity application model.
The capacitor C0 is a 200 V capacitor, and the discharge of the capacitor C0 is a model of pulse-like static electricity applied instantaneously between the external electrodes 10a and 10b.

【0026】次に図1に示した回路の動作を説明する。
図3は外部電極10a,10bの間の電圧V0と、コン
デンサCfp両端の電圧Vfpの時間による変化を表す
特性図である。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change with time of the voltage V0 between the external electrodes 10a and 10b and the voltage Vfp across the capacitor Cfp.

【0027】図1において、静電気等によるパルス状の
過大電圧が外部電極10a,10bに瞬間的に印加され
ると、(コンデンサC0が放電すると)、その瞬間だけ
R0→R2の方向、R0→R1→Cの方向、R0→R1
→Rfp→Cfpの方向に電流が流れるが、供給される
電荷がなくなると電流はすぐに流れなくなり、外部電極
間の電圧V0は、図3に示すように各抵抗の抵抗値とコ
ンデンサの容量によって決まる時定数に基づいて減衰
し、200Vから一気に下がる。
In FIG. 1, when a pulse-like excessive voltage due to static electricity or the like is instantaneously applied to the external electrodes 10a and 10b (when the capacitor C0 is discharged), the direction of R0 → R2, R0 → R1 only at that moment. → C direction, R0 → R1
Although the current flows in the direction of → Rfp → Cfp, the current stops flowing immediately when the supplied electric charge is exhausted, and the voltage V0 between the external electrodes depends on the resistance value of each resistor and the capacitance of the capacitor as shown in FIG. It attenuates based on the determined time constant and drops from 200V at a stretch.

【0028】この場合、コンデンサCの容量はコンデン
サCfpの容量に比べて極めて大きいので、過大電圧に
よる電荷は主としてコンデンサCに吸収され、蓄電され
た電荷はR1→R2の方向に放電される。
In this case, since the capacity of the capacitor C is much larger than the capacity of the capacitor Cfp, the charge due to the excessive voltage is mainly absorbed by the capacitor C, and the stored charge is discharged in the direction of R1 → R2.

【0029】そして、コンデンサCfpには過大電圧に
よってコンデンサCに充電される量よりも極めて小さな
電荷が蓄電され、蓄電されている間のコンデンサCfp
両端の電圧Vfpは、過大電圧200Vが抑制されて約
20V程度まで上昇するが、その後Rfp→R1→R2
の方向に放電されて、Vfpは徐々に0Vに下がる。
The capacitor Cfp stores an electric charge that is much smaller than the amount charged to the capacitor C by the excessive voltage, and the capacitor Cfp during the storage is stored.
The voltage Vfp at both ends rises to about 20 V after the excessive voltage 200 V is suppressed, and thereafter, Rfp → R1 → R2
, And Vfp gradually decreases to 0V.

【0030】この場合、第一抵抗R1,第二抵抗R2の
抵抗値、コンデンサCの容量を調整することによりコン
デンサCfp両端の電圧Vfpを所望の値以下に抑制す
ることができ、また、回路全体の時定数を調整すること
ができる。
In this case, by adjusting the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 and the capacitance of the capacitor C, the voltage Vfp across the capacitor Cfp can be suppressed to a desired value or less. Can be adjusted.

【0031】例えば、静電アクチュエータを1Hz程度
で駆動する場合、過大電圧抑制回路12を付加したこと
による時定数の遅延はmsecオーダー以下であり、そ
の動作に影響を与えることはない。
For example, when the electrostatic actuator is driven at about 1 Hz, the delay of the time constant due to the addition of the excessive voltage suppression circuit 12 is on the order of milliseconds or less, and does not affect its operation.

【0032】また、外部電極10a,10bの間に直流
電圧Vを印加する通常動作時において図1の回路に流れ
る電流Iは、I=V/(R0+R2)である。従って、
過大電圧抑制回路12を付加したことによる電圧降下
は、I×R0となり、その値は極めて小さく、静電アク
チュエータの動作に大きな影響を与えることはない。
In a normal operation in which a DC voltage V is applied between the external electrodes 10a and 10b, the current I flowing through the circuit of FIG. 1 is I = V / (R0 + R2). Therefore,
The voltage drop due to the addition of the excessive voltage suppression circuit 12 is I × R0, the value is extremely small, and does not significantly affect the operation of the electrostatic actuator.

【0033】ところで、過大電圧抑制回路12の製造に
おいては、例えば、図4に示した層間膜としてのシリコ
ン窒化膜6を誘電体として使用し、固定電極9及び可動
電極8の作成に使用している導電性を有する多結晶シリ
コンまたはその他の金属でシリコン窒化膜6を挟み込ん
でパターニングすることによりコンデンサCを形成す
る。
In the manufacture of the excessive voltage suppression circuit 12, for example, the silicon nitride film 6 as an interlayer film shown in FIG. 4 is used as a dielectric, and is used for forming the fixed electrode 9 and the movable electrode 8. The capacitor C is formed by patterning the silicon nitride film 6 with polycrystalline silicon or another metal having conductivity.

【0034】尚、層間膜としてのシリコン窒化膜6はシ
リコン酸化膜とすることも可能である。そして、第一抵
抗R1,第二抵抗R2は、例えば固定電極9及び可動電
極8の作成に使用している導電性を有する多結晶シリコ
ンをパターニングすることにより形成する。
Incidentally, the silicon nitride film 6 as the interlayer film may be a silicon oxide film. The first resistor R1 and the second resistor R2 are formed by patterning, for example, conductive polycrystalline silicon used for forming the fixed electrode 9 and the movable electrode 8.

【0035】過大電圧抑制のために、PN接合ダイオー
ドを保護される素子に並列接続して使用する場合が多い
が、上述の過大電圧抑制回路12は、ファブリペローフ
ィルタ11の製造プロセス中で同時に作成されるコンデ
ンサC、第一抵抗R1,第二抵抗R2により構成されて
いるので、PN接合を形成するために製造プロセスを追
加して複雑化することなく、安価に過大電圧から保護で
きる静電アクチュエータを実現することができる。
In order to suppress an excessive voltage, a PN junction diode is often used in parallel with the element to be protected, but the above-described excessive voltage suppressing circuit 12 is formed simultaneously during the manufacturing process of the Fabry-Perot filter 11. Electrostatic actuator that can be inexpensively protected from excessive voltage without complicating the manufacturing process for forming a PN junction because it is composed of the capacitor C and the first and second resistors R1 and R2. Can be realized.

【0036】また、第一抵抗R1,第二抵抗R2の抵抗
値やコンデンサCの容量は、シリコン窒化膜6の膜厚、
多結晶シリコンへの不純物拡散深さ、不純物イオン注入
量、パターン形状等のパラメータを変化させることによ
り、容易に精度良く調整することが可能である。
The resistance values of the first and second resistors R1 and R2 and the capacitance of the capacitor C are determined by the thickness of the silicon nitride film 6,
By changing parameters such as the depth of impurity diffusion into the polycrystalline silicon, the amount of impurity ions implanted, and the pattern shape, it is possible to easily and accurately adjust.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
及び請求項2によれば、2つの外部電極の間に瞬間的に
またはパルス的に印加される過大電圧を吸収する過大電
圧抑制回路を設けたので、瞬間的にあるいはパルス的に
過大電圧が印加された場合にも、安定して動作する静電
アクチュエータを提供することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the present invention, since the excessive voltage suppressing circuit for absorbing the excessive voltage applied instantaneously or in a pulse manner between the two external electrodes is provided, the excessive voltage is applied instantaneously or in a pulse manner. Also in this case, it is possible to provide an electrostatic actuator that operates stably.

【0038】また、本発明の請求項3から請求項6によ
れば、2つの外部電極の間に瞬間的にまたはパルス的に
印加される過大電圧を抑制する過大電圧抑制回路、静電
アクチュエータの可動電極及び固定電極とを同一シリコ
ン基板上に同時に形成したので、瞬間的にまたはパルス
的に過大電圧が印加された場合においても安定して動作
する静電アクチュエータを安価に提供することができ
る。
According to the third to sixth aspects of the present invention, an excessive voltage suppressing circuit for suppressing an excessive voltage applied instantaneously or in a pulse manner between two external electrodes and an electrostatic actuator are provided. Since the movable electrode and the fixed electrode are simultaneously formed on the same silicon substrate, it is possible to provide an inexpensive electrostatic actuator that operates stably even when an excessive voltage is applied instantaneously or in a pulsed manner.

【0039】[0039]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のシリコン基板上における平面
配置図である。
FIG. 2 is a plan layout view on a silicon substrate according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1に示した回路の動作特性図である。FIG. 3 is an operation characteristic diagram of the circuit shown in FIG. 1;

【図4】ファブリペローフィルタの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a Fabry-Perot filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 3 固定ミラー 4 可動ミラー 6 シリコン窒化膜 8 固定電極 9 可動電極 10a,10b 外部電極 12 過大電圧抑制回路 R1 第一抵抗 R2 第二抵抗 C コンデンサ h ギャップ Reference Signs List 1 silicon substrate 3 fixed mirror 4 movable mirror 6 silicon nitride film 8 fixed electrode 9 movable electrode 10a, 10b external electrode 12 excessive voltage suppression circuit R1 first resistor R2 second resistor C capacitor h gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 健太郎 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 柏田 昌之 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kentaro Suzuki 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Inside Yokogawa Electric Corporation (72) Inventor Masayuki Kashida 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Next to Kawa Electric Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向配置された固定電極と可動電極を有
し、この固定電極と可動電極の間に外部から電圧を印加
して静電引力を発生させることにより前記可動電極を駆
動する静電アクチュエータにおいて、 前記外部と前記静電アクチュエータとの間に、前記外部
から瞬間的にまたはパルス的に印加される過大電圧を吸
収して前記静電アクチュエータを保護する過大電圧抑制
回路を設けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
1. An electrostatic device having a fixed electrode and a movable electrode disposed opposite to each other, and applying an external voltage between the fixed electrode and the movable electrode to generate an electrostatic attraction, thereby driving the movable electrode. In the actuator, between the outside and the electrostatic actuator, an excessive voltage suppression circuit that protects the electrostatic actuator by absorbing an excessive voltage applied instantaneously or in a pulse from the outside is provided. Characteristic electrostatic actuator.
【請求項2】 前記過大電圧抑制回路は、 一端が前記固定電極に接続され、他端が前記可動電極に
接続されるコンデンサと、 このコンデンサと前記可動電極との接続点に一端が接続
される第一抵抗と、 一端が前記固定電極に接続され、他端が前記第一抵抗の
他端に接続される第二抵抗、とからなることを特徴とす
る請求項1記載の静電アクチュエータ。
2. The excessive voltage suppression circuit, wherein one end is connected to the fixed electrode and the other end is connected to the movable electrode, and one end is connected to a connection point between the capacitor and the movable electrode. 2. The electrostatic actuator according to claim 1, comprising: a first resistor; and a second resistor having one end connected to the fixed electrode and the other end connected to the other end of the first resistor.
【請求項3】 前記固定電極、前記可動電極及び前記過
大電圧抑制回路は、同一基板上に形成されることを特徴
とする請求項1及び請求項2記載の静電アクチュエー
タ。
3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the fixed electrode, the movable electrode, and the excessive voltage suppression circuit are formed on a same substrate.
【請求項4】 前記固定電極は、シリコン基板上に設け
られた導電性を有するシリコン層が加工されることによ
り形成され、 前記可動電極は、前記固定電極上に層間絶縁膜を介して
設けられた導電性を有するシリコン層が加工され、前記
固定電極との間にギャップを有して形成され、 前記コンデンサは、前記シリコン基板上に設けられた導
電性を有するシリコン層または金属層により前記層間絶
縁膜を挟み込むことにより形成され、 前記第一抵抗及び第二抵抗は、前記シリコン基板上に設
けられた導電性を有するシリコン層が加工されることに
より形成されることを特徴とする請求項3記載の静電ア
クチュエータ。
4. The fixed electrode is formed by processing a conductive silicon layer provided on a silicon substrate, and the movable electrode is provided on the fixed electrode via an interlayer insulating film. A conductive silicon layer is processed and formed with a gap between the fixed electrode and the fixed electrode, and the capacitor is formed between the conductive silicon layer and the metal layer provided on the silicon substrate. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first resistor and the second resistor are formed by sandwiching an insulating film, and the first resistor and the second resistor are formed by processing a conductive silicon layer provided on the silicon substrate. An electrostatic actuator as described.
【請求項5】 前記層間膜はシリコン窒化膜であること
を特徴とする請求項4記載の静電アクチュエータ。
5. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein said interlayer film is a silicon nitride film.
【請求項6】 前記第一抵抗及び第二抵抗の抵抗値は、
前記シリコン層の不純物濃度、不純物拡散深さ及びパタ
ーン形状を変化させることにより制御されることを特徴
とする請求項4記載の静電アクチュエータ。
6. The resistance value of the first resistor and the second resistor is:
5. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein the control is performed by changing an impurity concentration, an impurity diffusion depth, and a pattern shape of the silicon layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6750589B2 (en) * 2002-01-24 2004-06-15 Honeywell International Inc. Method and circuit for the control of large arrays of electrostatic actuators

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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