KR100717870B1 - Logic circuit using mechanical switch - Google Patents
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Abstract
정전 구동 방식의 기계적인 스위치 및 그를 이용한 논리 회로가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치는 제 1 전극, 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 절연층 상에 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 부착부로부터 연장 형성되고, 절연층 및 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 전극, 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 절연층 상에 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 부착부로부터 연장 형성되고, 절연층 및 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함한 기계적인 스위치들을 다양하게 배선함으로써 구성한다.A mechanical switch of an electrostatic drive type and a logic circuit using the same are provided. Mechanical switch according to an embodiment of the present invention is the first electrode, the insulating layer formed on the first electrode, the second electrode formed on the insulating layer and the attachment portion and the attachment portion formed spaced apart from the second electrode on the insulating layer And a moving electrode formed to extend from the insulating layer and formed of a moving part spaced apart from the second electrode. The logic circuit using the mechanical switch according to the preferred embodiments of the present invention is formed spaced apart from the second electrode on the first electrode, the insulating layer formed on the first electrode, the second electrode formed on the insulating layer and the insulating layer. It is configured by variously wiring mechanical switches including an attachment portion and a movable electrode extending from the attachment portion, the movable electrode including an insulating layer and a moving portion spaced apart from the second electrode.
기계적인 스위치, 논리 회로, 정전 구동 Mechanical switch, logic circuit, electrostatic drive
Description
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치의 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views of a mechanical switch in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다.2A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to the first embodiment of the present invention.
도 2b는 도 2a의 논리 회로의 진리표이다.FIG. 2B is a truth table of the logic circuit of FIG. 2A.
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다.3A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a second embodiment of the present invention.
도 3b는 도 3a의 논리 회로의 진리표이다.FIG. 3B is a truth table of the logic circuit of FIG. 3A.
도 4a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다.4A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a third embodiment of the present invention.
도 4b는 도 4a의 논리 회로의 진리표이다.4B is a truth table of the logic circuit of FIG. 4A.
도 5a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다.5A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 논리 회로의 진리표이다.FIG. 5B is a truth table of the logic circuit of FIG. 5A.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 기판 20: 절연층10: substrate 20: insulating layer
30: 제 1 전극 40: 제 2 전극30: first electrode 40: second electrode
50: 이동 전극50: moving electrode
본 발명은 정전 구동(electrostatic actuation) 방식의 기계적인 스위치 및 그를 이용한 논리 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연층을 형성함으로써, 오동작이 유발되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 기계적인 스위치 및 그를 이용한 논리 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
지금까지 모스 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor; MOS FET)는 크기가 작고, 공정이 쉬우며, 전력 소모가 적은 장점을 이용하여 디지털 집적 회로(intergrated circuits; IC)가 많은 기여를 하였다. 이러한 디지털 집적 기술과 논리 회로를 구성하는 기본 군은 크게 CMOS(complementary MOS) 소자를 이용하는 방법, BJT(bipolar junction transistor) 소자를 이용하는 방법, BiCMOS(Bipolar CMOS) 소자를 이용하는 방법, GaAs 소자를 이용하는 방법 등 4가지로 나뉘게 되는데, 그 중에서 CMOS 소자를 이용하는 방법이 가장 널리 쓰인다. CMOS 소자는 엔모스 트랜지스터와 피모스 트랜지스터를 결합하여 회로를 구성한 것으로 회로가 복잡하고 많은 실리콘 기판의 면적을 차지하지만 훨씬 작은 파워 소모로 인해 1970년대 VLSI(very large scale ingtegrated circuits)의 시대를 열 었던 엔모스 트랜지스터를 대체하게 되었다. 초기에는 전지를 이용하는 디지털 손목시계, 계산기 같은 휴대용 전자제품에 제한적으로 사용되었으나 요즈음에는 마이크로프로세서를 비롯한 거의 대부분의 회로가 CMOS 소자로 구현되고 있다. Until now, metal integrated circuits (ICs) have contributed a lot to metal oxide semiconductor field effect transistors (MOS FETs) using small size, easy process, and low power consumption. The basic group constituting the digital integrated technology and logic circuit is largely a method using a complementary MOS (CMOS) device, a method using a bipolar junction transistor (BJT) device, a method using a Bipolar CMOS (BiCMOS) device, a method using a GaAs device. It is divided into four, among which the method using the CMOS device is most widely used. CMOS devices are a combination of NMOS transistors and PMOS transistors, and the circuits are complicated and occupy a large area of silicon substrates, but much smaller power consumption opened the era of very large scale ingtegrated circuits (VLSI) in the 1970s. It replaced NMOS transistor. In the early days, it was limited to portable electronic products such as digital wristwatches and calculators, but nowadays, almost all circuits including microprocessors are implemented as CMOS devices.
이러한 CMOS 소자 논리 회로는 전력 소모가 적고, 기술의 발달로 크기가 작아지면서 집적도도 높아지고 있지만 모스 트랜지스터 자체의 누설 전류로 인하여 필요 없는 전력 소모가 많고, 오랜 시간이 지나면 방사선(radiation)과 같은 유해 환경(hazardous environment)에 민감하여 전기적 신뢰성(electrical reliability)을 떨어뜨린다. These CMOS device logic circuits consume less power, are smaller in size due to advances in technology, and are becoming more integrated.However, the leakage current of the MOS transistors themselves causes unnecessary power consumption and harmful environments such as radiation after a long time. It is sensitive to the hazard environment and degrades electrical reliability.
이와 같은 모스 트랜지스터의 문제점을 해결하기 위해 최근 마이크로 머시닝(micro electromechanical system; MEMS) 기술을 이용한 기계적인 스위치(mechanical switch)를 디지털 논리 회로에 응용하는 방법이 연구, 개발되고 있다. 기존의 미케니컬 스위치를 이용한 논리 회로에 관한 특허를 살펴보면(국제공개특허 W99/63559) 중앙 지지대를 둔 빔(beam) 아래의 양쪽 전극 면적의 크기를 조절하여 논리곱 논리 회로(AND logic circuit), 논리합 논리 회로(OR logic circuit), 인버터 논리 회로(inverter logic circuit)를 구현하였다. 이러한 구조는 기계적으로 구동하기 때문에 전기적 신호의 손실이 없고, 방사선에 둔감한 장점이 있다. 그러나 빔을 잡아당기는 양쪽 전극의 크기를 미세하게 조정해야하는 어려움이 있다.In order to solve such a problem of the MOS transistor, a method of applying a mechanical switch using a micro electromechanical system (MEMS) technology to a digital logic circuit has recently been researched and developed. Looking at a patent on a logic circuit using a conventional mechanical switch (International Patent Publication W99 / 63559) AND logic circuit by adjusting the size of both electrode area under the beam with a central support An OR logic circuit and an inverter logic circuit are implemented. Since this structure is mechanically driven, there is no loss of an electrical signal and it is insensitive to radiation. However, there is a difficulty in finely adjusting the size of both electrodes pulling the beam.
기계적인 스위치를 이용한 논리 회로에 관한 특허(미국 특허 제6,534839호,미국 특허 제6,548,841호)를 살펴보면 기판 위에 형성된 제 1 전극과 제 2 전극, 그리고 캔틸리버 모양을 가지는 제 3 전극으로 이루어져 있어 제 1 전극과 제 3 전 극의 정전 구동을 하는 나노(nano) 사이즈의 기계적인 스위치이다. 이러한 기계적인 스위치를 이용하여 트랜스미션 게이트(transmission gate), 논리곱 논리 회로(AND logic circuit), 논리합 논리 회로(OR logic circuit), 인버터 논리 회로(inverter logic circuit) 등을 구현하였다. 상기 미케니컬 스위치는 동작 전압을 낮추어 전력 소모를 줄이고, 빠른 스위칭(switching) 스피드(speeds)를 제공한다. 기존의 모스 트랜지스터는 크기가 축소(scaling down)되고 있지만 70nm이하로 내려가면서 열전자 주입(hot electron injection), 게이트 옥사이드 터널링(gate oxide tunneling), 단채널 효과(short channel effects) 등 모스 트랜지스터의 크기가 너무 작아져 적절하게 기능을 하지 못하게 만드는 제한이 따른다. 상기 기계적인 스위치는 모스 트랜지스터에서의 제한이 없을 뿐 만 아니라 모스 트랜지스터가 가지는 전류의 한계를 뛰어넘을 수 있기 때문에 크기 축소에도 훨씬 유리하며, 방사선이나 전자기장(electromagnetic)에도 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.Patents related to logic circuits using mechanical switches (US Pat. No. 6,534839, US Pat. No. 6,548,841) include a first electrode and a second electrode formed on a substrate, and a third electrode having a cantilever shape. It is a nano size mechanical switch that performs electrostatic driving of the first electrode and the third electrode. Such a mechanical switch was used to implement a transmission gate, an AND logic circuit, an OR logic circuit, an inverter logic circuit, and the like. The mechanical switch lowers operating voltage to reduce power consumption and provides fast switching speeds. Existing MOS transistors are scaled down, but as they go down to 70 nm, the size of MOS transistors such as hot electron injection, gate oxide tunneling, and short channel effects is increasing. There are limitations that make it too small to function properly. The mechanical switch is not only limited in the MOS transistor, but also can be advantageous in size reduction because it can exceed the current limit of the MOS transistor, and is advantageous in that it is not affected by radiation or electromagnetic fields.
그러나 상기 기계적인 스위치는 제 1 전극과 제 2 전극과의 거리가 매우 가까워 제 1 전극과 제 3 전극사이의 정전기력에 의해 당겨질 때 제 3 전극과 제 1 전극이 단락(short)되어 오동작을 유발할 위험이 있다. 그리하여 상기 기계적인 스위치를 이용하여 구성한 인버터 논리 회로를 살펴보면 출력 전압이 0V 일 때 1V가 인가되어 있는 캔틸리버(Cantilever)가 당겨져 원하지 않는 전압을 출력시키는 문제를 방지하기 위해 그 반대쪽에 0V가 인가되는 전극을 하나 더 형성시켰다. 마찬가지로 출력 전압이 1V일 때 0V가 인가되어 있는 캔틸리버가 당겨져 원하지 않는 전압을 출력시키는 문제를 방지하기 위해 그 반대쪽에 1V가 인가되는 전극을 하나 더 형성시켜 회로가 매우 복잡해지는 것을 알 수 있다. 더욱 더 치명적인 단점은 각각의 논리 회로를 구성하는데 있어 각기 다른 구조를 만들어 구성하고 있다는 것이다. 즉 인버터 논리 회로, 논리곱 논리 회로 등의 논리 회로들이 하나의 일관된 법칙에 의하여 구성된 것이 아니라 각각의 구조가 다른 모양을 취하고 있기 때문에 다양한 논리 회로를 구성하는데 통일성, 일관성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.However, the mechanical switch is so close that the distance between the first electrode and the second electrode is so close that when the third electrode and the first electrode is pulled by the electrostatic force between the first electrode and the third electrode (short) the risk of causing malfunction There is this. Thus, when looking at the inverter logic circuit configured using the mechanical switch, when the output voltage is 0V, 0V is applied to the other side to prevent the problem of outputting unwanted voltage by pulling the cantilever to which 1V is applied. One more electrode was formed. Likewise, when the output voltage is 1V, the cantilever to which 0V is applied is pulled to form an electrode having 1V applied to the other side to prevent the problem of outputting an unwanted voltage. A further fatal drawback is that different logic circuits are constructed and constructed. In other words, logic circuits such as inverter logic circuits and logical product logic circuits are not constituted by one consistent law, but each structure has a different shape, and thus, there is a problem of inconsistency and inconsistency in configuring various logic circuits.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 절연층을 형성함으로써, 오동작이 유발되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 기계적인 스위치를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a mechanical switch that can effectively prevent the malfunction caused by forming an insulating layer between the first electrode and the second electrode.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 기계적인 스위치를 이용하여 통일되고 일관되게 논리 회로를 구성할 수 있는 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로를 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a logic circuit using a mechanical switch that can form a logic circuit uniformly and consistently using the above-described mechanical switch.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치는 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형 성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함한다.Mechanical switch according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is a first electrode formed on a substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer and the insulation And a moving electrode formed on the layer and spaced apart from the second electrode and extending from the attachment part, the moving electrode including the insulating layer and the moving part spaced apart from the second electrode.
상술한 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 1 기계적인 스위치 및 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 2 기계적인 스위치를 포함하며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a logic circuit using a mechanical switch according to a first embodiment of the present invention, a first electrode formed on a first substrate, an insulating layer formed on the first electrode, and a top of the insulating layer. And a moving electrode formed on the second electrode formed on the insulating layer, the attachment part formed to be spaced apart from the second electrode, and a moving part extending from the attachment part and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. A first electrode formed on the first mechanical switch and the second substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment formed spaced apart from the second electrode on the insulating layer A second mechanical switch extending from the attachment portion and the attachment portion and including a moving electrode formed of the moving portion formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode; And a first electrode of the first mechanical switch is connected to a first electrode of the second mechanical switch, and a second electrode of the first mechanical switch is connected to a second electrode of the second mechanical switch. Connected.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 1 기계적인 스위치, 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 2 기계적인 스위치, 제 3 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 3 기계적인 스위치 및 제 4 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 4 기계적인 스위치를 포함하며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 2 기계적인 스위치의 이동 전극에 연결되고, 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 2 전극 및 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결된다.A logic circuit using a mechanical switch according to a second embodiment of the present invention for achieving the another technical problem is a first electrode formed on a first substrate, an insulating layer formed on the first electrode, on the insulating layer A second electrode formed on the insulating layer and the insulating layer formed on the insulating layer and a moving electrode extending from the attachment portion and formed from the insulating layer and the second electrode spaced apart from the second electrode. A mechanical switch, a first electrode formed on a second substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment part spaced apart from the second electrode on the insulating layer And a moving electrode extending from the attachment part and comprising a moving part formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode. A first electrode formed on the substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment part spaced apart from the second electrode on the insulating layer and extending from the attachment part And a first mechanical switch formed on a fourth substrate and a third mechanical switch including a moving electrode formed of a moving part formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode, an insulating layer formed on the first electrode, and A moving electrode comprising a second electrode formed on the insulating layer and an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer, and a moving portion extending from the attachment portion and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. And a fourth mechanical switch comprising a second electrode of the first mechanical switch, the second electrode of the first mechanical switch being connected to the moving electrode of the second mechanical switch, and The second electrode of the mechanical switch is connected to the second electrode of the third mechanical switch and the second electrode of the fourth mechanical switch, and the first electrode of the first mechanical switch is the third mechanical switch. And a first electrode of the second mechanical switch is connected to a first electrode of the fourth mechanical switch.
상술한 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상 에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 1 기계적인 스위치, 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 2 기계적인 스위치, 제 3 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 3 기계적인 스위치 및 제 4 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 4 기계적인 스위치를 포함하며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 2 전극 및 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되고, 상기 제 3 기계적인 스위치의 이동 전극은 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결된다.In another aspect of the present invention, a logic circuit using a mechanical switch according to a third embodiment of the present invention includes a first electrode formed on a first substrate, an insulating layer formed on the first electrode, and an insulating layer formed on the first electrode. And a moving electrode formed on the second electrode formed on the insulating layer, the attachment part formed to be spaced apart from the second electrode, and a moving part extending from the attachment part and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. A first mechanical switch, a first electrode formed on the second substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment formed spaced apart from the second electrode on the insulating layer A second mechanical switch extending from the attachment portion and the attachment portion, the second mechanical switch including a moving electrode formed of the insulating layer and the moving part spaced apart from the second electrode; A first electrode formed on the substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment part spaced apart from the second electrode on the insulating layer and extending from the attachment part And a first mechanical switch formed on a fourth substrate and a third mechanical switch including a moving electrode formed of a moving part formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode, an insulating layer formed on the first electrode, and A moving electrode comprising a second electrode formed on the insulating layer and an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer, and a moving portion extending from the attachment portion and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. And a fourth mechanical switch comprising a second electrode of the first mechanical switch and a second electrode of the second mechanical switch and the third mechanical switch. Connected to a second electrode of the switch, the movable electrode of the third mechanical switch is connected to a second electrode of the fourth mechanical switch, and the first electrode of the first mechanical switch is the third mechanical switch And a first electrode of the second mechanical switch is connected to a first electrode of the fourth mechanical switch.
상술한 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 1 기계적인 스위치, 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 2 기계적인 스위치, 제 3 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 3 기계적인 스위치, 제 4 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 4 기계적인 스위치, 제 5 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되 고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 5 기계적인 스위치, 제 6 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 6 기계적인 스위치, 제 7 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 7 기계적인 스위치 및 제 8 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 상기 절연층 상에 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 상기 부착부로부터 연장 형성되고, 상기 절연층 및 상기 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함하는 제 8 기계적인 스위치를 포함하며, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 3 기계적인 스위치의 이동 전극에 연결되고, 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 4 기계적인 스위치의 이동 전극에 연결되며, 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 2 전극은 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 2 전극, 상기 제 5 기계적인 스위치의 제 2 전극 및 상기 제 6 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되고, 상기 제 5 기계적인 스위치의 이동 전극은 상기 제 7 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되며, 상기 제 6 기계적인 스위치의 이동 전극은 상기 제 8 기계적인 스위치의 제 2 전극에 연결되고, 상기 제 1 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 5 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되며, 상기 제 2 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 6 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되고, 상기 제 3 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 8 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결되며, 상기 제 4 기계적인 스위치의 제 1 전극은 상기 제 7 기계적인 스위치의 제 1 전극에 연결된다.In another aspect of the present invention, a logic circuit using a mechanical switch according to a fourth embodiment of the present invention includes a first electrode formed on a first substrate, an insulating layer formed on the first electrode, and an insulating layer formed on the first electrode. And a moving electrode formed on the second electrode formed on the insulating layer, the attachment part formed to be spaced apart from the second electrode, and a moving part extending from the attachment part and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. A first mechanical switch, a first electrode formed on the second substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment formed spaced apart from the second electrode on the insulating layer A second mechanical switch extending from the attachment portion and the attachment portion, the second mechanical switch including a moving electrode formed of the insulating layer and the moving part spaced apart from the second electrode; A first electrode formed on the substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment part spaced apart from the second electrode on the insulating layer and extending from the attachment part A third mechanical switch including a moving electrode formed of a moving part formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode, a first electrode formed on a fourth substrate, an insulating layer formed on the first electrode, and A moving electrode comprising a second electrode formed on the insulating layer and an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer, and a moving portion extending from the attachment portion and spaced apart from the insulating layer and the second electrode. A fourth mechanical switch comprising: a first electrode formed on a fifth substrate; an insulating layer formed on the first electrode; a second electrode formed on the insulating layer; and the section A fifth mechanical switch including a moving part formed on the layer and spaced apart from the second electrode and extending from the attachment part, and a moving electrode formed of the insulating layer and the moving part spaced apart from the second electrode; A first electrode formed on the substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer and extending from the attachment portion And a sixth mechanical switch including a moving electrode including a moving part formed to be spaced apart from the insulating layer and the second electrode, a first electrode formed on a seventh substrate, an insulating layer formed on the first electrode, and the insulation A second electrode formed on the layer and an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer and extending from the attachment portion, the insulating layer and the first A seventh mechanical switch including a moving electrode including a moving part formed to be spaced apart from two electrodes, a first electrode formed on an eighth substrate, an insulating layer formed on the first electrode, a second electrode formed on the insulating layer, and An eighth mechanical switch including an attachment portion formed to be spaced apart from the second electrode on the insulating layer and a movable electrode formed to extend from the attachment portion, the movable electrode being configured to be spaced apart from the insulation layer and the second electrode; And a second electrode of the first mechanical switch is connected to a moving electrode of the third mechanical switch, and a second electrode of the second mechanical switch is connected to a moving electrode of the fourth mechanical switch. And the second electrode of the third mechanical switch is a second electrode of the fourth mechanical switch, a second electrode of the fifth mechanical switch and the sixth mechanical A moving electrode of the fifth mechanical switch is connected to a second electrode of the seventh mechanical switch, and a moving electrode of the sixth mechanical switch is connected to the second electrode of the eighth mechanical switch. A first electrode of the first mechanical switch is connected to a first electrode of the fifth mechanical switch, and a first electrode of the second mechanical switch is connected to the sixth mechanical switch; A first electrode of the third mechanical switch is connected to a first electrode of the eighth mechanical switch, and a first electrode of the fourth mechanical switch is connected to the first electrode of the seventh mechanical switch Is connected to the first electrode.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적인 스위치 및 그를 이용한 논리 회로를 상세히 설명한다.Hereinafter, a mechanical switch and a logic circuit using the same according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치는 제 1 전극(30), 절연층(20), 제 2 전극(40) 및 이동 전극(50)을 포함한다.1A and 1B are cross-sectional views of a mechanical switch in accordance with one embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1A and 1B, a mechanical switch according to an embodiment of the present invention includes a
제 1 전극(30)은 실리콘 기판(10) 상에 구리, 탄소 나노 튜브, 폴리 실리콘 등의 도전성 물질로 형성되어 있고, 절연층(20)은 제 1 전극(30) 상에 실리콘 산화 물질(SiO2) 또는 실리콘 질화 물질(SiNx)로 형성되어 있다. 제 2 전극(40)은 절연층(20) 상에 구리, 탄소 나노 튜브, 폴리 실리콘 등의 도전성 물질로 형성되어 있다. 이동 전극(50)은 절연층(20) 상에 구리, 탄소 나노 튜브, 폴리 실리콘 등의 도전성 물질로 제 2 전극(40)과 이격되어 형성되어 있는 부착부(51) 및 상기 도전성 물질로 부착부(51)로부터 연장 형성되어 있고, 절연층(20) 및 제 2 전극(40)과 이격되어 형성되어 있는 이동부(52)로 구성된다. 이동 전극(50)의 이동부(52)는 제 1 전극(30)에 인가되는 전압과 이동 전극(50)의 부착부(51)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 정전기력이 발생하면서 제 2 전극(40)에 접촉되어 이동 전극(50)의 부착부(51)에 인가되는 전압을 제 2 전극(40)으로 전달하고, 탄성력에 의하여 다시 원위치로 복원되는 캔틸리버(Cantilever) 구조로 형성될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치는 제 1 전극(30)과, 이동 전극(50) 및 제 2 전극(40) 사이에 절연층(20)을 형성시킴으로써, 이동 전극(50)이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 전극(40)과 접촉되는 경우에, 제 1 전극(30)과 단락되는 것을 방지할 수 있으므로, 오동작을 효과적으로 억제할 수 있다.Mechanical switch according to an embodiment of the present invention by forming an insulating
이동 전극(50)의 이동부(52)는 제 1 전극(30)에 인가되는 전압과 이동 전극(50)의 부착부(51)에 인가되는 전압의 차이가 풀인 전압(V PI ) 미만인 경우에, 도 1a에 도시된 것처럼, 제 2 전극(40)에 접촉되지 않아서, 이동 전극(50)의 부착부(51)에 인가되는 전압이 제 2 전극(40)으로 전달되지 않는다. 여기에서, 풀인 전압(V PI )은 제 1 전극(30)과 이동 전극(50) 사이의 정전기력이 탄성력보다 커져서 이동 전극(50)의 이동부(52)가 제 2 전극(40)에 접촉되는 제 1 전극(30)에 인가되는 전압과 이동 전극(50)에 인가되는 전압의 차이로 정의할 수 있다.The moving
이동 전극(50)의 이동부(52)는 제 1 전극(30)에 인가되는 전압과 이동 전극 (50)의 부착부(51)에 인가되는 전압의 차이가 풀인 전압(V PI ) 이상인 경우에, 도 1b에 도시된 것처럼, 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 전극(40)에 접촉된다. 따라서, 이동 전극(50)의 부착부(51)에 인가되는 전압이 제 2 전극(40)으로 전달된다.The moving
즉, 이동 전극(50)의 부착부(51)에 Vo의 전압이 인가되고, 제 1 전극(30)에 Vo-V PI ~ Vo+V PI 의 전압이 인가되면 이동 전극(50)과 제 1 전극(30)의 전압 차이가 풀인 전압(V PI )보다 작으므로, 이동 전극(50)의 이동부(52)는 제 2 전극(40)에 접촉되지 않는다.That is, when a voltage of Vo is applied to the
반면에, 이동 전극(50)의 부착부(51)에 Vo의 전압이 인가되고, 제 1 전극(30)에 Vo+V PI 이상의 전압이 인가되거나 Vo-V PI 이하의 전압이 인가되면 이동 전극(50)과 제 1 전극(30)의 전압 차이가 풀인 전압(V PI )보다 크므로, 이동 전극(50)의 이동부(52)는 제 2 전극(40)에 접촉된다.On the other hand, it is applied to the voltage Vo to the attaching
본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용하여 전압 신호를 전달하는 경우에는 엔모스 트랜지스터와 피모스 트랜지스터로 구성되는 종래의 트랜스미션 게이트와는 달리, 하나의 기계적인 스위치만으로 전압 신호를 전달할 수 있다.When a voltage signal is transmitted using a mechanical switch according to an embodiment of the present invention, unlike a conventional transmission gate including an NMOS transistor and a PMOS transistor, only one mechanical switch may transmit the voltage signal. have.
제 1 전극(30)의 폭(W1)은 제 2 전극(40)의 폭(W2)보다 큰 것이 바람직하다. 그럼으로써, 제 2 전극(40)에 인가되는 전압에 의해서 이동 전극(50)이 제 2 전극 (40)에 접촉되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.It is preferable that the width W1 of the
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로를 설명한다. 도 2a은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다. 도 2b는 도 2a의 논리 회로의 진리표이다.2A and 2B, a logic circuit using a mechanical switch according to a first embodiment of the present invention will be described. 2A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a truth table of the logic circuit of FIG. 2A.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기계적인 스위치(1100) 및 제 2 기계적인 스위치(1200)를 포함한다.The logic circuit using the mechanical switch according to the first embodiment of the present invention includes a first
제 1 기계적인 스위치(1100)는 제 1 기판 상에 형성된 제 1 전극, 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 절연층 상에 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 부착부로부터 연장 형성되고, 절연층 및 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함한다. 즉, 도 1a에 도시된 기계적인 스위치와 동일한 구조이다.The first
제 2 기계적인 스위치(1200)는 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 제 1 전극 상에 형성된 절연층, 절연층 상에 형성된 제 2 전극 및 절연층 상에 제 2 전극과 이격되어 형성된 부착부 및 부착부로부터 연장 형성되고, 절연층 및 제 2 전극과 이격되어 형성된 이동부로 구성된 이동 전극을 포함한다. 즉, 도 1a에 도시된 기계적인 스위치와 동일한 구조이다. 다만, 제 1 기계적인 스위치(1100)가 형성된 제 1 기판과 제 2 기계적인 스위치(1200)가 형성된 제 2 기판은 동일한 기판일 수도 있고, 별개의 기판일 수도 있다.The second
설명의 편의상, 도 2a에서는 제 1 기계적인 스위치(1100) 및 제 2 기계적인 스위치(1200)는 각각의 절연층 및 기판은 생략하고 간략하게 표시하였다.For convenience of description, in FIG. 2A, the first
도 2a에 도시된 것처럼, 제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 1 전극(1110)은 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 1 전극(1210)에 연결되고, 상기 제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 2 전극(1120)은 상기 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 2 전극(1220)에 연결된다. 그럼으로써, 인버터 논리 회로를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 2A, the
제 1 기계적인 스위치(1100)의 이동 전극(1130)에는 제 1 전원 전압(VDD)이 인기되어 제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 2 전극으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하며, 제 2 기계적인 스위치(1200)의 이동 전극(1230)에는 제 1 전원 전압(VDD)보다 낮은 제 2 전원 전압(GND)이 인가되어, 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 2 전극(1220)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달한다. 여기에서, 제 1 전원 전압(VDD)과 제 2 전원 전압(GND)의 차이는 상술한 풀인 전압(V PI ) 이상이다.The first power supply voltage VDD is popular with the moving
제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 1 전극(1110)과 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 1 전극(1210)이 연결되어 입력 신호(A)가 입력되고, 제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 2 전극(1120)과 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 2 전극(1220)이 연결되어 출력 신호(B)가 출력된다. 여기에서 하이 신호(1)로는 제 1 전원 전압(VDD)을 이용하며, 로우 신호(0)로는 제 2 전원 전압(GND)을 이용할 수 있다.The
구체적으로, 도 2b에 도시된 진리표를 참조하면, 입력 신호(A)로서 로우 신호(0)가 입력되면, 제 1 기계적인 스위치(1100)의 이동 전극(1130)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 1 기계적인 스위치(1100)의 제 2 전극(1120)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하므로, 출력 신호(B)로 하이 신호(1)를 출력한다.Specifically, referring to the truth table illustrated in FIG. 2B, when the
반면에, 입력 신호(A)로서 하이 신호(1)가 입력되면, 제 2 기계적인 스위치(1200)의 이동 전극(1230)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 기계적인 스위치(1200)의 제 2 전극(1220)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달하므로, 출력 신호(B)로 로우 신호(0)를 출력한다.On the other hand, when the
도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로를 설명한다. 도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다. 도 3b는 도 3a의 논리 회로의 진리표이다.3A and 3B, a logic circuit using a mechanical switch according to a second embodiment of the present invention will be described. 3A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3B is a truth table of the logic circuit of FIG. 3A.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기계적인 스위치(2100), 제 2 기계적인 스위치(2200), 제 3 기계적인 스위치(2300) 및 제 4 기계적인 스위치(2400)를 포함한다.The logic circuit using the mechanical switch according to the second embodiment of the present invention includes a first
제 1 기계적인 스위치(2100)는 제 1 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 2 기계적인 스위치(2200)는 제 2 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하고, 제 3 기계적인 스위치(2300)는 제 3 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 4 기계적인 스위치(2400)는 제 4 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함한다. 제 1 내지 제 4 기계적인 스위치(2400)는 도 1a에 도시된 기계적인 스위치와 동일한 구조이며, 다만, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 3 기판 및 제 4 기판은 동일한 기판일 수도 있고, 별개의 기판일 수도 있다.The first
설명의 편의상, 도 3a에서는 제 1 내지 제 4 기계적인 스위치(2100 내지 2400)는 각각의 절연층 및 기판은 생략하고 간략하게 표시하였다.For convenience of description, in FIG. 3A, the first to fourth
도 3a에 도시된 것처럼, 제 1 기계적인 스위치(2100)의 제 2 전극(2120)은 제 2 기계적인 스위치(2200)의 이동 전극(2230)에 연결되고, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 2 전극(2220)은 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 2 전극(2320) 및 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 2 전극(2420)에 연결되며, 제 1 기계적인 스위치(2100)의 제 1 전극(2110)은 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 1 전극(2310)에 연결되고, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 1 전극(2210)은 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 1 전극(2410)에 연결된다. 그럼으로써, NOR 논리 회로를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 3A, the
제 1 기계적인 스위치(2100)의 이동 전극(2130)은 제 2 기계적인 스위치(2200)의 이동 전극(2230)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하고, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 이동 전극(2230)은 제 1 기계적인 스위치(2100)의 이동 전극(2130)으로부터 전달된 제 1 전원 전압(VDD)을 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 2 전극(2220)으로 전달하며, 제 3 기계적인 스위치(2300)의 이동 전극(2330)은 상기 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 2 전극(2320)으로 제 1 전원 전압(VDD)보다 낮은 제 2 전원 전압(GND)을 전달하거나, 제 4 기계적인 스위치(2400)의 이동 전극(2430)은 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 2 전극(2420)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달한다. 여기에서, 제 1 전원 전압(VDD)과 제 2 전원 전압(GND)의 차이는 상술한 풀인 전압(V PI ) 이상이다.The moving
제 1 기계적인 스위치(2100)의 제 1 전극(2110)과 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 1 전극(2310)이 연결되어 제 1 입력 신호(A)가 입력되고, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 1 전극(2210)과 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 1 전극(2410)이 연결되어 제 2 입력 신호(B)가 입력되며, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 2 전극(2220), 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 2 전극(2320) 및 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 2 전극(2420)이 연결되어 출력 신호(Y)가 출력된다. 여기에서 하이 신호(1)로는 제 1 전원 전압(VDD)을 이용하며, 로우 신호(0)로는 제 2 전원 전압(GND)을 이용할 수 있다.The
구체적으로, 도 3b에 도시된 진리표를 참조하면, 제 1 입력 신호(A)로서 로우 신호(0)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 로우 신호(0)가 입력되면, 제 1 기계적인 스위치(2100)의 이동 전극(2130)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 1 기계적인 스위치(2100)의 제 2 전극(2120)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 2 기계적인 스위치(2200)의 이동 전극(2230)으로 전달하고, 제 2 기계적인 스위치(2200)의 이동 전극(2230)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 2 전극(2220)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 2 기계적인 스위치(2200)의 제 2 전극(2220)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 하이 신호(1)를 출력한다.Specifically, referring to the truth table shown in FIG. 3B, when the
반면 그 외에는, 제 3 기계적인 스위치(2300)의 이동 전극(2330)이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 3 기계적인 스위치(2300)의 제 2 전극(2320)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달하거나, 제 4 기계적인 스위치(2400)의 이동 전극(2430)이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 4 기계적인 스위치(2400)의 제 2 전극(2420)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달하므로, 출력 신호(Y)로 로우 신호(0)를 출력한다.On the other hand, other than that, the moving
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로를 설명한다. 도 4a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다. 도 4b는 도 4a의 논리 회로의 진리표이다.4A and 4B, a logic circuit using a mechanical switch according to a third embodiment of the present invention will be described. 4A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a third embodiment of the present invention. 4B is a truth table of the logic circuit of FIG. 4A.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 기계적인 스위치(4100), 제 2 기계적인 스위치(4200), 제 3 기계적인 스위치(4300) 및 제 4 기계적인 스위치(4400)를 포함한다.The logic circuit using the mechanical switch according to the third embodiment of the present invention includes a first
제 1 기계적인 스위치(4100)는 제 1 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 2 기계적인 스위치(4200)는 제 2 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하고, 제 3 기계적인 스위치(4300)는 제 3 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 4 기계적인 스위치(4400)는 제 4 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함한다. 제 1 내지 제 4 기계적인 스위치(4400)는 도 1a에 도시된 기계적인 스위치와 동일한 구조이며, 다만, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 3 기판 및 제 4 기판은 동일한 기판일 수도 있고, 별개의 기판일 수도 있다.The first
설명의 편의상, 도 4a에서는 제 1 내지 제 4 기계적인 스위치(4100 내지 4400)는 각각의 절연층 및 기판은 생략하고 간략하게 표시하였다.For convenience of description, in FIG. 4A, the first to fourth
도 4a에 도시된 것처럼, 제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 2 전극(4120)은 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 2 전극(4220) 및 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 2 전극(4320)에 연결되고, 제 3 기계적인 스위치(4300)의 이동 전극(4330)은 제 4 기계적인 스위치(4400)의 제 2 전극(4420)에 연결되며, 제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 1 전극(4110)은 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 1 전극(4310)에 연결되고, 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 1 전극(4210)은 제 4 기계적인 스위치(4400)의 제 1 전극(4410)에 연결된다. 그럼으로써, NAND 논리 회로를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 4A, the
제 1 기계적인 스위치(4100)의 이동 전극(4130)은 제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 2 전극(4120)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하거나, 제 2 기계적인 스위치(4200)의 이동 전극(4230)은 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 2 전극(4220)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하며, 제 4 기계적인 스위치(4400)의 이동 전극(4430)은 제 3 기계적인 스위치(4300)의 이동 전극(4330)으로 제 1 전원 전압(VDD)보다 낮은 제 2 전원 전압(GND)을 전달하고, 제 3 기계적인 스위치(4300)의 이동 전극(4330)은 제 4 기계적인 스위치(4400)의 이동 전극(4430)으로부터 전달된 제 2 전원 전압(GND)을 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 2 전극(4320)으로 전달한다. 여기에서, 제 1 전원 전압(VDD)과 제 2 전원 전압(GND)의 차이는 상술한 풀인 전압(V PI ) 이상이다.The moving
제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 1 전극(4110)과 제 4 기계적인 스위치(4400)의 제 1 전극(4410)이 연결되어 제 1 입력 신호(A)가 입력되고, 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 1 전극(4210)과 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 1 전극(4310)이 연결되어 제 2 입력 신호(B)가 입력되며, 제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 2 전극(4120), 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 2 전극(4220) 및 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 2 전극(4320)이 연결되어 출력 신호(Y)가 출력된다. 여기에서 하이 신호(1)로는 제 1 전원 전압(VDD)을 이용하며, 로우 신호(0)로는 제 2 전원 전압(GND)을 이용할 수 있다.The
구체적으로, 도 4b에 도시된 진리표를 참조하면, 제 1 입력 신호(A)로서 하이 신호(1)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 하이 신호(1)가 입력되면, 제 4 기계적인 스위치(4400)의 이동 전극(4430)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 4 기계적인 스위치(4400)의 제 2 전극(4420)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 3 기계적인 스위치(4300)의 이동 전극(4330)으로 전달하고, 제 3 기계적인 스위치(4300)의 이동 전극(4330)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 2 전극(4320)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 3 기계적인 스위치(4300)의 제 2 전극(4320)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 로우 신호(0)를 출력한다.Specifically, referring to the truth table shown in FIG. 4B, when the
반면 그 외에는, 제 1 기계적인 스위치(4100)의 이동 전극(4130)이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 1 기계적인 스위치(4100)의 제 2 전극(4120)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하거나, 제 2 기계적인 스위치(4200)의 이동 전극(4230)이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 기계적인 스위치(4200)의 제 2 전극(4220)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하므로, 출력 신호(Y)로 하이 신호(1)를 출력한다.On the other hand, other than that, the moving
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로를 설명한다. 도 5a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로의 회로도이다. 도 5b는 도 5a의 논리 회로의 진리표이다.5A and 5B, a logic circuit using a mechanical switch according to a fourth embodiment of the present invention will be described. 5A is a circuit diagram of a logic circuit using a mechanical switch according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5B is a truth table of the logic circuit of FIG. 5A.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용한 논리 회로는 제 1 내지 제 8 기계적인 스위치(5100 내지 5800)를 포함한다.The logic circuit using the mechanical switch according to the fourth embodiment of the present invention includes first to eighth
제 1 기계적인 스위치(5100)는 제 1 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 2 기계적인 스위치(5200)는 제 2 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하고, 제 3 기계적인 스위치(5300)는 제 3 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 4 기계적인 스위치(5400)는 제 4 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하고, 제 5 기계적인 스위치(5500)는 제 5 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 6 기계적인 스위치(5600)는 제 6 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하고, 제 7 기계적인 스위치(5700)는 제 7 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함하며, 제 8 기계적인 스위치(5800)는 제 8 기판 상에 제 1 전극, 절연층, 제 2 전극 및 이동 전극을 포함한다. 제 1 내지 제 8 기계적인 스위치(5800)는 도 1a에 도시된 기계적인 스위치와 동일한 구조이며, 다만, 제 1 내지 제 8 기판은 동일한 기판일 수도 있고, 별개의 기판일 수도 있다.The first
설명의 편의상, 도 5a에서는 제 1 내지 제 8 기계적인 스위치(5100 내지 5800)는 각각의 절연층 및 기판은 생략하고 간략하게 표시하였다.For convenience of description, in FIGS. 5A, the first to eighth
도 5a에 도시된 것처럼, 제 1 기계적인 스위치(5100)의 제 2 전극(5120)은 제 3 기계적인 스위치(5300)의 이동 전극(5330)에 연결되고, 제 2 기계적인 스위치(5200)의 제 2 전극(5220)은 제 4 기계적인 스위치(5400)의 이동 전극(5430)(4430)에 연결되며, 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 2 전극(5320)은 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 2 전극(5420), 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 2 전극(5520) 및 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 2 전극(5620)에 연결되고, 제 5 기계적인 스위치(5500)의 이동 전극(5530)은 제 7 기계적인 스위치(5700)의 제 2 전극(5720)에 연결되며, 제 6 기계적인 스위치(5600)의 이동 전극(5630)은 제 8 기계적인 스위치(5800)의 제 2 전극(5820)에 연결되고, 제 1 기계적인 스위치(5100)의 제 1 전극(5110)은 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 1 전극(5510)에 연결되며, 제 2 기계적인 스위치(5200)의 제 1 전극(5210)은 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 1 전극(5610)에 연결되고, 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 1 전극(5310)은 제 8 기계적인 스위치(5800)의 제 1 전극(5810)에 연결되며, 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 1 전극(5410)은 제 7 기계적인 스위치(5700)의 제 1 전극(5710)에 연결된다. 그럼으로써, XOR(Exclusive OR) 논리 회로를 구성할 수 있다.As shown in FIG. 5A, the
제 1 기계적인 스위치(5100)의 이동 전극(5130)은 제 3 기계적인 스위치(5300)의 이동 전극(5330)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하고, 제 3 기계적인 스 위치(5300)의 이동 전극(5330)은 제 1 기계적인 스위치(5100)의 이동 전극(5130)으로부터 전달된 제 1 전원 전압(VDD)을 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 2 전극(5320)으로 전달하거나, 제 2 기계적인 스위치(5200)의 이동 전극(5230)은 제 4 기계적인 스위치(5400)의 이동 전극(5430)으로 제 1 전원 전압(VDD)을 전달하고, 제 4 기계적인 스위치(5400)의 이동 전극(5430)은 제 2 기계적인 스위치(5200)의 이동 전극(5230)으로부터 전달된 제 1 전원 전압(VDD)을 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 2 전극(5420)으로 전달하며, 제 7 기계적인 스위치(5700)의 이동 전극(5730)은 상기 제 5 기계적인 스위치(5500)의 이동 전극(5530)으로 제 1 전원 전압(VDD)보다 낮은 제 2 전원 전압(GND)을 전달하고, 제 5 기계적인 스위치(5500)의 이동 전극(5530)은 제 7 기계적인 스위치(5700)의 이동 전극(5730)으로부터 전달된 제 2 전원 전압(GND)을 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 2 전극(5520)으로 전달하거나, 제 8 기계적인 스위치(5800)의 이동 전극(5830)은 제 6 기계적인 스위치(5600)의 이동 전극(5630)으로 제 2 전원 전압(GND)을 전달하고, 제 6 기계적인 스위치(5600)의 이동 전극(5630)은 제 8 기계적인 스위치(5800)의 이동 전극(5830)으로부터 전달된 제 2 전원 전압(GND)을 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 2 전극(5620)으로 전달한다. 여기에서, 제 1 전원 전압(VDD)과 제 2 전원 전압(GND)의 차이는 상술한 풀인 전압(V PI ) 이상이다.The moving
제 1 기계적인 스위치(5100)의 제 1 전극(5110)과 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 1 전극(5510)이 연결되어 제 1 입력 신호(A)가 입력되고, 제 2 기계적 인 스위치(5200)의 제 1 전극(5210)과 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 1 전극(5610)이 연결되어 제 1 입력 신호(A)의 반전 신호(/A)가 입력되며, 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 1 전극(5410)과 제 7 기계적인 스위치(5700)의 제 1 전극(5710)이 연결되어 제 2 입력 신호(B)가 입력되고, 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 1 전극(5310)과 제 8 기계적인 스위치(5800)의 제 1 전극(5810)이 연결되어 제 2 입력 신호(B)의 반전 신호(/B)가 입력되며, 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 2 전극(5320), 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 2 전극(5420), 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 2 전극(5520) 및 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 2 전극(5620)이 연결되어 출력 신호(Y)가 출력된다. 여기에서 하이 신호(1)로는 제 1 전원 전압(VDD)을 이용하며, 로우 신호(0)로는 제 2 전원 전압(GND)을 이용할 수 있다.The
구체적으로, 도 5b에 도시된 진리표를 참조하면, 제 1 입력 신호(A)로서 하이 신호(1)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 로우 신호(0)가 입력되면, 제 2 기계적인 스위치(5200)의 이동 전극(5230)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 기계적인 스위치(5200)의 제 2 전극(5220)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 4 기계적인 스위치(5400)의 이동 전극(5430)으로 전달하고, 제 4 기계적인 스위치(5400)의 이동 전극(5430)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 2 전극(5420)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 4 기계적인 스위치(5400)의 제 2 전극(5420)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 하이 신호(1)를 출력한다.Specifically, referring to the truth table shown in FIG. 5B, when the
제 1 입력 신호(A)로서 로우 신호(0)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 하 이 신호(1)가 입력되면, 제 1 기계적인 스위치(5100)의 이동 전극(5130)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 1 기계적인 스위치(5100)의 제 2 전극(5120)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 3 기계적인 스위치(5300)의 이동 전극(5330)으로 전달하고, 제 3 기계적인 스위치(5300)의 이동 전극(5330)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 2 전극(5320)으로 접촉되어 제 1 전원 전압(VDD)을 제 3 기계적인 스위치(5300)의 제 2 전극(5320)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 하이 신호(1)를 출력한다.When the
제 1 입력 신호(A)로서 하이 신호(1)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 하이 신호(1)가 입력되면, 제 7 기계적인 스위치(5700)의 이동 전극(5730)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 7 기계적인 스위치(5700)의 제 2 전극(5720)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 5 기계적인 스위치(5500)의 이동 전극(5530)으로 전달하고, 제 5 기계적인 스위치(5500)의 이동 전극(5530)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 2 전극(5520)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 5 기계적인 스위치(5500)의 제 2 전극(5520)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 로우 신호(0)를 출력한다.When the
제 1 입력 신호(A)로서 로우 신호(0)가 입력되고 제 2 입력 신호(B)로서 로우 신호(0)가 입력되면, 제 8 기계적인 스위치(5800)의 이동 전극(5830)은 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 8 기계적인 스위치(5800)의 제 2 전극(5820)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 6 기계적인 스위치(5600)의 이동 전극(5630)으로 전달하고, 제 6 기계적인 스위치(5600)의 이동 전극(5630)도 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 2 전극(5620)으로 접촉되어 제 2 전원 전압(GND)을 제 6 기계적인 스위치(5600)의 제 2 전극(5620)으로 전달하므로, 출력 신호(Y)로 로우 신호(0)를 출력한다.When the
본 발명의 실시예들에 따른 기계적 스위치를 이용한 논리 회로는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용함으로써, 통일되고 일관되게 논리 회로를 구성할 수 있다.The logic circuit using the mechanical switch according to the embodiments of the present invention, by using the mechanical switch according to an embodiment of the present invention, it is possible to configure a logic circuit uniformly and consistently.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the above-described technical configuration of the present invention may be embodied in other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing its technical spirit or essential features. It will be appreciated that it may be practiced.
따라서, 이상에서 기술한 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limiting. The invention is only defined by the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치는 제 1 전극과, 이동 전극 및 제 2 전극 사이에 절연층을 형성시킴으로써, 이동 전극이 정전기력에 의한 정전 구동으로 제 2 전극과 접촉되는 경우에, 제 1 전극과 단락되는 것을 방지할 수 있으므로, 오동작을 효과적으로 억제할 수 있다. As described above, the mechanical switch according to an embodiment of the present invention forms an insulating layer between the first electrode and the moving electrode and the second electrode, whereby the moving electrode contacts the second electrode by electrostatic driving by electrostatic force. In this case, short circuit with the first electrode can be prevented, so that malfunction can be effectively suppressed.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기계적 스위치를 이용한 논리 회로는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적인 스위치를 이용함으로써, 통일되고 일관되게 논리 회로를 구성할 수 있다.In addition, the logic circuit using the mechanical switch according to the embodiments of the present invention, by using the mechanical switch according to an embodiment of the present invention, it is possible to configure a logic circuit uniformly and consistently.
Claims (13)
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KR1020050105387A KR100717870B1 (en) | 2005-11-04 | 2005-11-04 | Logic circuit using mechanical switch |
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