KR20080069898A

KR20080069898A - 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080069898A
Application number: KR1020070108399A
Authority: KR
Inventors: 나오유끼 미시마; 유 요네자와; 다께아끼 시마노우찌; 시아오유 미; 다께시 다까노; 노부히사 아오끼; 유우따 나까야
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤; 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-07-29
Also published as: EP1950778A2; EP1950778A3; CN101231921A; CN102800478A; US7961448B2; CN102800478B; JP4919819B2; US20080180872A1; CN101231921B; JP2008181725A

Abstract

가변 용량의 마이크로머신 디바이스의 제어에 있어서, 히스테리시스가 발생하는 것을 억제하여, 종래보다도 용이하게 정확한 제어를 행할 수 있는 것을 과제로 한다. 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 서로 대향하는 제1 전극(24)과 제2 전극(25)을 갖고 또한 이들 사이에 유전체층(26)이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스(11)의 구동 제어 방법으로서, 제1 전극(24)과 제2 전극(25)의 사이에 제어 전압 VC를 가하는 것에 의해, 제1 전극(24)과 제2 전극(25)에 정전력을 작용시켜 제1 전극(24) 또는 제2 전극(25)을 변위시킴과 함께, 제어 전압 VC의 정부 극성을 소정의 주기 이내에서 반전시킨다.

전극, 유전체층, 제어 전압, 정부 극성, 반전, 가변 용량형 스위치

Description

마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING DRIVE OF MICROMACHINE DEVICE}

본 발명은, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법 및 장치, 및, 이들을 이용한 가변 용량 소자 및 가변 용량형 스위치에 관한 것이다.

최근, 마이크로머신 가공 기술〔MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 또는 MST(Micro System Technology)라고도 함〕에 의해 가공하여 얻어지는 미소 구조의 마이크로머신 디바이스의 무선 통신 회로에의 응용이 주목받고 있다(특허 문헌1∼3).

마이크로머신 디바이스는, 기계적인 파라미터를 제어함으로써, 정전 용량을 가변하거나 전기적인 스위치의 기능을 갖게 할 수 있다. 이 때문에, 손실 등의 전기적인 특성이 재료에 좌우되기 어려워, 반도체를 이용한 스위치나 가변 용량 디바이스와 비교하여 전기적으로 우수한 성능을 얻기 쉽다. 또한, 마이크로머신 디바이스는, 「마이크로머시닝 디바이스」「마이크로머신 소자」 또는 「MEMS 기구 부품」 등으로도 호칭되는 경우가 있다.

여기에서, 마이크로머신 디바이스에 의해 실현되는 가변 용량 디바이스(가변 용량 소자)의 종래의 구조에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에서, 가변 용량 디바이스는, 기판(21) 상에, 하부 전극(24), 하부 전극(24)을 덮는 유전체막(26), 지지막(22), 및, 지지막(22)에 의해 지지된 상부 전극(25)이 형성되어 구성되어 있다. 유전체막(26)과 상부 전극(25)의 사이에는 공극 KG가 형성되어 있다. 하부 전극(24)과 상부 전극(25) 간의 정전 용량 CP가, 상부 전극(25)의 변위에 의해 가변된다.

즉, 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 전압을 인가하면, 이들 전극 간의 정전 인력에 의해 상부 전극(25)이 끌어 당겨져, 공극 KG가 좁아짐으로써 정전 용량 CP의 값이 증대한다. 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 인가하는 전압을 「제어 전압」 또는 「제어 전압 VC」라고 한다. 제어 전압 VC가 충분히 큰 경우에는, 상부 전극(25)은 유전체막(26)과 직접 접촉할 때까지 변위해서, 공극 KG는 없어진다. 이에 의해 정전 용량 CP는 현저히 증대한다. 특허 문헌 1에서는, 이러한 가변 용량 디바이스를 소위 가변 용량형 스위치(용량성 스위치)로서 이용하고 있다.

[특허 문헌1] 미국 특허 제6391675

[특허 문헌2] 일본 특허 공개 2002-84148

[특허 문헌3] 일본 특허 공개 2002-36197

그러나, 종래의 가변 용량 디바이스에서는, 제어 전압 VC에 대한 정전 용량 CP의 변화가 히스테리시스를 나타내기 때문에, 재현성이 나빠 원하는 정전 용량 CP를 정확하게 얻을 수 없는 등, 실질적인 제어가 곤란했다.

즉, 도 4의 (A)에는, 제어 전압 VC를 천천히 변화시킨 경우의 정전 용량 CP의 변화가 도시되어 있다. 즉, 제어 전압 VC를, 0 볼트부터 10 볼트까지 천천히 상승시키고, 그 후에 0 볼트까지 하강시키고, 마이너스 10 볼트까지 더 하강시키고, 그 후에 0 볼트까지 상승시킨다. 그 동안에 히스테리시스가 발생하기 때문에, 제어 전압 VC가 동일하더라도 그 상승시와 하강 시에서는 정전 용량 CP의 값은 완전히 상이하다. 게다가, 제어 전압 VC가 0 볼트일 때의 정전 용량 CP가 큰 쪽으로 시프트하게 되어, 0 볼트일 때의 본래의 정전 용량 CP에 대하여 오프셋값을 갖게 되어 원래로 돌아가지 않는다. 그 결과, 제어 전압 VC가 0 볼트일 때의 정전 용량 CP가, 예를 들면 4 볼트일 때의 정전 용량 CP보다도 커져 버린다.

본 발명은, 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 제어에 있어서, 히스테리시스의 발생을 억제하여, 종래보다도 용이하게 정확한 제어를 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 히스테리시스의 발생을 억제하여 종래보다도 정확한 제어를 행할 수 있는 가변 용량 소자, 가변 용량형 스위치, 임피던스 정합 회로, 또는 송수신 절환 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 방법은, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법으로서, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시킴과 함께, 상기 제어 전압의 정부 극성을 소정의 주기 이내에서 반전시킨다.

제어 전압의 정부 극성을, 소정의 주기 이내에서 반전, 예를 들면 어떤 결정된 시간보다 짧은 시간으로 반복하여 반전시킴으로써, 유전체층이 차지업하는 것을 방지할 수 있어, 정전 용량의 히스테리시스의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 반복하여 반전시키는 경우에, 각각의 주기(시간)는 서로 달라도 된다.

제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 주기는, 유전체층 내에 공간 전하의 이동에 의한 분극을 발생시키지 않는 짧은 시간으로 하면 된다. 예를 들면, 100 밀리초 이하이다.

또한, 본 발명에 따른 임피던스 정합 회로는, 가변 용량으로서, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 가변 용량의 마이크로머신 디바이스가 이용되고 있고, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시키고, 이에 의해 임피던스의 정합을 도모하도록 되어 있고, 상기 통신 회로가 휴지하고 있는 시간에서 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키도록 구성된다.

통신 회로가 휴지하고 있는 시간에서 제어 전압의 정부 극성을 반전시키므 로, 가변 용량(가변 용량 소자)에서의 공간 전하의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 제어 전압의 절환 시에서의 정전 용량의 혼란의 영향이 없어져, 임피던스 정합 회로의 기능에 악영향을 끼치지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 송수신 절환 회로는, 온으로 되었을 때에 상기 송신 회로에 의한 송신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제1 가변 용량형 스위치와, 온으로 되었을 때에 상기 수신 회로에 의한 수신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제2 가변 용량형 스위치가 형성되고, 상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치는, 모두, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 변위되고, 이에 의해 온 오프가 절환되도록 구성되어 있고, 상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치를 각각 오프로부터 온으로 절환하는 타이밍에서, 각각에 인가하는 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전하도록 구성된다.

이와 같이, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 가변 용량형 스위치를 이용하면, 간단한 구성에 의해 송수신의 절환 동작을 확실하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 전압 제어 특성에 히스테리시스가 생기는 것을 억제하여, 종래보다도 용이하게 정확한 제어를 행할 수 있다.

〔마이크로머신 시스템〕

도 1은 본 발명에 따른 마이크로머신 시스템(3)의 예를 도시하는 도면, 도 2는 구동 회로(12)의 구성예를 도시하는 블록도, 도 3은 제어 전압 VC의 전압 파형의 예를 도시하는 도면, 도 4는 가변 용량 디바이스(11)의 제어 전압 VC와 정전 용량 CP의 관계를 도시하는 도면, 도 5는 주파수 fs를 파라미터로 한 제어 전압 VC와 정전 용량 CP의 오프셋값 ΔC0의 관계를 도시하는 도면, 도 6은 가변 용량 디바이스(11)의 차지업을 설명하는 도면이다.

도 1에서, 마이크로머신 시스템(3)은, 마이크로머신 디바이스인 가변 용량 디바이스(11), 및 구동 회로(12)로 이루어져 있다.

가변 용량 디바이스(가변 용량 소자)(11)는, 실리콘이나 글래스 등으로 이루어지는 기판(21) 상에, 하부 전극(24), 및 하부 전극(24)을 덮는 유전체막(26)이 형성되어 있다. 기판(21) 상에는, 또한, 지지막(22, 23), 및 지지막(22, 23)에 의해 지지된 상부 전극(25)이 형성되어 있다. 유전체막(26)과 상부 전극(25)의 사이에는 공극 KG가 형성되어 있다. 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 정전 용량 CP가 존재하는데, 그 정전 용량 CP가, 상부 전극(25)의 변위에 의해 가변된다.

즉, 구동 회로(12)에 의해, 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 제어 전압 VC를 인가한다. 제어 전압 VC의 절대값에 따라서, 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 정전력(정전 인력)이 작용하고, 그 결과, 상부 전극(25)이 끌어 당겨져 하방으로 변위한다. 이에 의해 공극 KG가 좁아지고, 정전 용량 CP의 값이 증대한다.

도 2에서, 구동 회로(12)는, 출력 전압 조정부(33)와, 외부로부터 입력되는 극성 반전 신호 S1로 이루어진다. 또한, 구동 회로(12)는, 아날로그 또는 디지털의 회로 소자를 이용한 하드웨어에 의해, 또는 적당한 프로그램을 실행하는 CPU 또는 DSP 등을 이용한 소프트웨어에 의해, 또는 이들 조합에 의해, 실현하는 것이 가능하다.

출력 전압 조정부(33)는, 가변 용량 디바이스(11)에 가하는 제어 전압 VC가 소정의 값으로 되도록 조정하여 출력한다. 제어 전압 VC의 값은, 제어의 목적 및 내용에 따라서 결정된다. 또한, 제어 전압 VC의 극성은 외부로부터 입력되는 극성 반전 신호 S1에 의해 변화된다.

제어 전압 VC의 극성 변화는, 가변 용량 디바이스(11)의 구조, 치수, 및 재질 등에도 의하지만, 5㎐보다도 빠른 주기, 즉 200㎳ 이하의 시간에서 절환하는 것이 바람직하다. 10㎐ 이상(100㎳ 이하)로 하면 더한층 바람직하다. 나아가서는, 극성 변화의 주기를 예를 들면 50∼200㎐정도로 하여도 된다.

어느 것으로 하여도, 제어 전압 VC는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 정부 극성이 거의 주기적으로 반전하는 사각 형상의 전압이다. 진폭인 전압 VS의 값은, 「0」부터 최대치까지의 임의의 값으로 설정 가능하다. 또한, 제어 전압 VC2로서, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 정부 극성의 반전시에 전압이 「0」인 기간 T2, T4를 설정한 파형으로 하는 것도 가능하다.

제어 전압 VC의 정부 극성이 거의 주기적으로 반전함으로써, 유전체막(26)의 내부에 공간 전하의 이동에 의한 분극이 발생하지 않고, 또한 발생하였다고 하더라도 지극히 미약하여, 제어 전압 VC에 의한 정전 용량 CP의 제어에 히스테리시스가 생기지 않는다든지, 또는 히스테리시스가 대폭 저감된다.

이하, 그 이유에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에서, 하부 전극(24)은 그라운드에 접지되어 있고, 하부 전극(24)과 상부 전극(25)의 사이에 제어 전압 VC가 인가되어 있다. 즉, 이 경우에는, 제어 전압 VC의 한쪽 전극은 그라운드에 접지되어 있다. 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어 전압 VC가 「0」 볼트인 경우에는, 하부 전극(24), 상부 전극(25), 및 유전체막(26)의 내부에 전하는 존재하지 않는다.

도 6의 (B)은, 제어 전압 VC의 전압 VS가 「+a」 볼트로 된 상태, 즉 상부 전극(25)에 「+a」 볼트의 플러스의 전압이 인가된 상태를 나타낸다. 이 상태에서는, 하부 전극(24)과 유전체막(26)의 계면에는 마이너스 전하가 발생하고, 상부 전극(25)의 표면에는 플러스 전하가 발생한다. 이와 동시에, 전극과의 계면의 전하를 상쇄하도록, 유전체막(26)의 내부에 분극 BK1이 발생한다. 이 분극 BK1은, 상하의 전극(24, 25)의 전위의 변화에 거의 추종하여 발생한다. 유전체막(26)의 내부에는, 이 분극 BK1 외에도 이온의 이동을 수반하여, 이동에 시간을 필요로 하는 공간 전하가 발생한다.

도 6의 (C)은, 도 6의 (B)에 도시하는 상태로부터 약 1초를 지났을 때의 전하의 상태를 나타낸다. 유전체막(26)의 내부에는, 분극 BK1의 전하와 동일한 플러스의 공간 전하 KD1과, 마이너스의 공간 전하 KD2가 발생한다. 상하의 전극(24, 25)에는, 이 공간 전하 KD1, 2를 상쇄하도록 전하가 보충된다.

도 6의 (D)은, 제어 전압 VC가 다시 「0」 볼트로 저하하고, 상부 전극(25)의 전위가 「0」 볼트로 된 상태를 나타낸다. 이 상태로 되면, 이동에 시간이 걸리는 공간 전하 KD1, 2는 남겨진 형태로 된다. 이와 같이 공간 전하 KD1, 2가 남겨지는 것에 의해, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 제어 전압 VC가 「0」으로 되어도 정전 용량 CP가 원래의 상태로 돌아가지 않게 되어, 정전 용량 CP의 초기치에 대하여 오프셋값(오프셋 용량) ΔC0을 갖게 된다.

도 6의 (E)은, 도 6의 (D)에 도시하는 상태로부터 제어 전압 VC가 더욱 저하되어, 상부 전극(25)의 전위가 「-a」 볼트로 된 상태를 나타낸다. 상하의 전극(24, 25)에는, 각각 마이너스 전하와 플러스 전하가 발생하고, 이에 수반하여 유전체막(26)의 내부에는 분극 BK2가 발생한다. 이 때에도 공간 전하 KD1, 2의 일부는 아직 남아 있다. 이 공간 전하 KD1, 2는 시간과 함께 해소되며, 최종적으로는 도 6의 (F)에 도시한 바와 같이, 역극성의 전하에 의한 공간 전하 KD3, 4가 발생한다. 이와 같이, 공간 전하 KD의 이동을 반복함으로써, 도 4의 (A)에 도시한 히스테리시스를 그리게 된다.

또한, 유전체막(26)의 내부에 잔류하는 공간 전하 KD는, 상하의 전극(24, 25)에 전압을 인가하는 시간이 길면 길수록, 또한 인가하는 전압이 높으면 높을수록, 커진다. 공간 전하 KD의 발생 메카니즘에 대해서는 이 외에도 설명을 시도하는 것은 가능하지만, 유전체막(26)의 내부에 이동 속도가 빠른 분극과 이동 속도가 느린 공간 전하 KD와 같은 분극이 공존함으로써 설명되는 것에는 변함이 없다.

이와 같이, 가변 용량 디바이스(11)가 제어 전압 VC에 대하여 정전 용량 CP가 히스테리시스를 가지면, 정전 용량 CP의 재현성이 나빠져 제어가 곤란해진다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 공간 전하 KD의 발생을 억제하기 위해서, 공간 전하 KD의 이동 시간보다도 짧은 시간 간격(주기)에서, 상하의 전극(24, 25)에 인가하는 전압의 극성을 교체하는 것이다.

도 4의 (B)에는, 도 4의 (A)에서 설명한 것과 마찬가지로 제어 전압 VC의 진폭을 변화시킴과 함께, 그 변화 속도를 빠르게 했을 때의 정전 용량 CP의 변화가 도시되어 있다. 즉, 제어 전압 VC로서 도 3의 (A)에 도시하는 파형의 전압을 인가하고, 그 주기 T를 10 밀리초(즉 주파수 fs=100㎐)로 한 경우가 도시되어 있다. 이 경우에는, 상하의 전극(24, 25)에 인가되는 전압은 5 밀리초마다 극성이 교체되게 된다.

이 정도의 빠른 속도로 극성을 교체하면, 공간 전하 KD의 이동을 수반하지 않고 가변 용량 디바이스(11)를 제어하는 것이 가능해져, 정전 용량 CP의 히스테리시스는 거의 발생하지 않는다.

위에서 설명한 바와 같이, 도 3에 도시한 바와 같은 제어 전압 VC를 이용함으로써, 유전체막(26)이 차지업하는 것을 방지할 수 있지만, 제어 전압 VC의 극성의 반전의 주기(간격) T/2가 짧으면 짧을수록 그 효과가 얻어지기 쉬워진다. 제어 전압 VC의 반전 주기는, 가변 용량 디바이스(11)에 사용하는 유전체막(26)의 재료에 따라 상이하다. 유전체막(26)에 Al₂O₃이나 SiO₂를 이용한 경우에는, 반전 주기 T/2를 100 밀리초 이하로 함으로써, 유전체막(26)의 차지업을 방지할 수 있다.

도 5에는, 제어 전압 VC를 반전하는 주파수 fs를 파라미터로 하여, 제어 전압 VC의 전압 VS와 정전 용량 CP의 오프셋값 ΔC0의 관계가 도시되어 있다. 즉, 제어 전압 VC의 전압 VS의 최대치에 대한 전압 VS가 「0」 볼트일 때의 정전 용량 CP의 초기치로부터의 어긋남인 오프셋값 ΔC0의 데이터가 도시되어 있다. 또한, 주파수 fs에 대해서는, fs1<fs2<fs3<fs4의 관계가 있다. 도 5에 기초하여, 유전체막(26)에 이용하는 유전체 재료에 대한 제어 전압 VC의 적절한 반전 주기를 구하는 것이 가능하다. 정전 용량 CP의 최대치에 대한 오프셋값 ΔC0의 비율이 10 퍼센트 이하이면, 오차의 범위 내로서 통상의 회로에 지장 없이 이용하는 것이 가능하다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 주파수 fs가 높을수록 오프셋값 ΔC0이 작다. 예를 들면 주파수가 fs4일 때에는 오프셋값 ΔC0이 충분히 작으므로, 그 값이 정전 용량 CP의 최대치에 대하여 10 퍼센트 이하이면, 그 주파수 fs4의 제어 전압 VC를 이용하면 된다.

〔가변 용량 디바이스의 변형예〕

다음으로, 가변 용량 디바이스(11)의 다양한 변형예에 대하여 설명한다.

도 7은 제1 변형예의 가변 용량 디바이스(11B)를 도시하는 도면, 도 8은 제2 변형예의 가변 용량 디바이스(11C)를 도시하는 도면, 도 9는 제3 변형예의 가변 용량 디바이스(11D)를 도시하는 도면이다.

도 1에 도시한 가변 용량 디바이스(11)에서는, 하부 전극(24)은 기판(21) 상에 직접 고정되어 형성되어 있다. 그러나, 도시는 생략했지만, 하부 전극(24)에 대해서도, 기판(21)으로부터 공극을 통해서 고정된 구조로 하여도 된다.

또한, 도 1에 도시한 가변 용량 디바이스(11)에서는, 유전체막(26)이 하부 전극(24)을 덮고 있지만, 도 7에 도시하는 제1 변형예의 가변 용량 디바이스(11B)와 같이, 유전체막(27)이 상부 전극(25)을 덮도록 구성하여도 된다.

또한, 도 8에 도시하는 제2 변형예의 가변 용량 디바이스(11C)와 같이, 유전체막(26)이 하부 전극(24)을 덮고, 또한 유전체막(27)이 상부 전극(25)을 덮도록 구성하여도 된다.

또한, 도시는 생략했지만, 위에서 설명한 가변 용량 디바이스(11, 11B, 11C) 등에 대하여, 유전체막(26, 27) 중 어느 하나의 표면에 금속막을 부분적으로 형성하여도 된다. 금속막을 형성함으로써, 유전체막(26, 27)에 잔류한 전하를 용이하게 빠져나가게 하는 것이 가능해진다.

또한, 도 1, 도 7, 도 8에 도시하는 가변 용량 디바이스(11, 11B, 11C)에서는, 상부 전극(25)을 변위시키기 위해서 전압 VS를 인가하는 전극과 정전 용량 CP를 생성하는 전극은 동일한 전극으로 되어 있지만, 이들 기능을 분리하여 독립적으로 형성하여도 된다.

즉, 도 9에 도시하는 가변 용량 디바이스(11D)에서는, 기판(21) 상에, 정전 용량 CP를 생성하는 하부 전극(24B)의 양측에, 분리된 2개의 하부 전극(24A, 24A)이 형성되고, 각각의 하부 전극(24B, 24A)의 상부는 유전체막(26)에 의해 덮여 있다. 하부 전극(24B, 24A)의 상방에는, 기판(21) 상의 지지막(22, 23)에 의해 지지된 절연체막(28)이 형성되어 있고, 절연체막(28)의 하면에는, 하부 전극(24A, 24B) 에 각각 대향하는 위치에 상부 전극(25A, 25B)이 형성되어 있다. 유전체막(26)과 상부 전극(25A, 25B)의 사이에는 공극 KG가 형성되고, 하부 전극(24B)과 상부 전극(25B)의 사이에 정전 용량 CP가 형성되어 있다.

2개의 하부 전극(24A)과 2개의 상부 전극(25A)의 사이에 제어 전압 VC를 인가하면, 이들 전극 간의 정전 인력에 의해, 상부 전극(25A) 및 절연체막(28)이 하방으로 끌어 당겨져, 공극 KG가 좁아짐으로써 정전 용량 CP의 값이 증대된다. 이 경우에, 제어 전압 VC가 직류였을 경우에는, 제어 전극인 하부 전극(24A) 및 상부 전극(25A)에서 히스테리시스가 발생한다. 위에서 설명한 바와 같이 정부 극성이 소정의 주기로 반전하는 제어 전압 VC를 이용함으로써, 상부 전극(25A) 및 절연체막(28)의 변위를 정확하게 제어하는 것이 가능해져, 정전 용량 CP를 정확히 제어할 수 있다.

〔임피던스 정합 회로〕

다음으로, 가변 용량 디바이스(11)를 무선 송신 회로의 종단의 임피던스 정합 회로에 적용한 예에 대하여 설명한다.

도 10은 무선 송신 회로의 임피던스 정합 회로(40)의 예를 도시하는 도면, 도 11은 제어 전압 VC의 극성의 절환의 타이밍을 도시하는 도면이다.

도 10에서, 송신 신호 처리 회로(44)로부터의 신호는, 종단의 고주파 파워 앰프(45)에 의해 증폭된다. 고주파 파워 앰프(45)의 출력에 대하여, 임피던스 정합 회로(40)에 의해, 안테나(46)와의 매칭이 행해진다. 임피던스 정합 회로(40)는, 가변 용량(41, 42), 및 인덕턴스(43)로 이루어지는 π형 회로이다. 일반적으 로, 파워 앰프 회로는, 사용하는 주파수 대역이나 증폭 출력에 의해 임피던스가 크게 상이하기 때문에, 이러한 임피던스 정합 회로(40)가 필요로 되고 있다.

여기에서, 가변 용량(41, 42)으로서, 각각, 위에서 설명한 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)가 이용되고, 위에서 설명한 제어 전압 VC에 의해 제어된다. 제어 전압 VC의 전압 VS를 조정함으로써, 가변 용량(41, 42)의 정전 용량 CP를 조정하여, 안테나(46)와의 임피던스 정합을 도모한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「가변 용량(41, 42)」은, 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)에 의해 실현되는 것으로서의 「가변 용량 소자(가변 캐패시터)」를 의미하는 경우, 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)에 의해 실현되는 기능을 의미하는 경우가 있다.

제어 전압 VC는, 도 3에 도시한 바와 같은 파형의 전압이고, 가변 용량(41, 42)에서의 공간 전하 KD의 발생을 억제하기 위해서, 소정의 주기 T/2로 전압의 극성을 반전한다. 그러나, 고주파 파워 앰프(45)가 동작하고 있을 때에, 즉 송신하고 있을 때에, 제어 전압 VC의 극성을 반전시킨 경우에는, 극성이 반전하는 순간에 전압 VS가 저하하므로, 가변 용량(41, 42)의 정전 용량 CP의 값이 변동하여 매칭이 이루어지지 않게 될 우려가 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 고주파 파워 앰프(45)가 동작하지 않고 있을 때에, 즉 송신하지 않고 있을 때에, 제어 전압 VC의 정부 극성을 절환한다. 바꾸어 말하면, 가변 용량(41, 42)에 신호가 흐르지 않고 있을 때에 극성을 절환한다. 이에 의해, 제어 전압 VC의 절환 시에서의 정전 용량 CP의 혼란의 영향이 없어져, 임피던스 정합 회로(40)의 기능에 악영향을 끼치지 않는다.

즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 송신 회로가 송신을 행하고 있지 않은 시간에서, 제어 전압 VC의 극성을 절환한다. 제어 전압(1)은, 플러스의 전압 VS와 마이너스의 전압 VS만을 갖고, 이들 정부를 송신 회로가 휴지하고 있는 시간에 절환하는 경우의 예이다. 제어 전압(2)은, 플러스의 전압 VS와 마이너스의 전압 VS의 사이에 「0」 볼트의 기간을 갖고, 송신 회로가 휴지하고 있는 시간에서 될 수 있는 한 오랫동안 「0」 볼트로 하도록 한 예이다. 이 경우에는, 도 3의 (B)에 도시하는 제어 전압 VC2와 마찬가지의 파형으로 되고, 「0」 볼트의 기간을 경유함으로써, 유전체막(26)의 차지업을 더한층 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.

또한, 도 10에는 도시하고 있지 않지만, 가변 용량(41, 42)을 제어하기 위한 제어 전압 VC가 고주파 파워 앰프(45) 등에 인가되지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 적당한 용량의 용량을 이용하여 저주파 성분을 커트하고, 또한 적당한 LC 필터를 이용하여 고주파 성분을 커트하는 등, 다양한 방책을 채용하는 것이 가능하다.

〔휴대 단말기에서의 제어 전압의 극성 절환〕

다음으로, 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)를 휴대 단말기에 내장한 경우에 있어서, 제어 전압 VC의 극성의 절환의 타이밍에 대해서 설명한다. 휴대 단말기로서, TDD 방식(송수신시 분할 방식)의 휴대 전화를 예로 설명한다.

TDD 방식으로서는, GSM(Global System for Mobile Communications), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access；IEEE 802.16 규격) 등이 있다.

도 12는 WiMAX의 송수신의 시퀀스와 제어 전압 VC의 극성의 절환 타이밍의 관계를 도시하는 도면이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 송수신은 5 밀리초 단위로 구획되어 있고, 구획된 각 송수신 구간 KK 내에 있어서, 1회의 수신과 1회의 송신이 순차적으로 실행된다. 즉, 휴대 단말기는, 각각의 송수신 구간 KK의 처음에, 기지국으로부터의 수신 신호(Down link signal)를 수취하고, 계속해서 기지국에 송신 신호(Up link signal)를 송출한다.

기지국으로부터 수신 신호를 수신하는 기간에는, 예를 들면 도 10에 도시하는 송신 회로는 휴지하고 있으며, 그 동안에 가변 용량(41, 42)을 제어하는 제어 전압 VC의 극성을 반전한다. 제어 전압 VC의 극성의 절환은, 송신 회로가 휴지할 때마다 매회 행하여도 되지만, 복수 회마다 행해도 된다. 도 12에 도시하는 예에서는, 송신 회로의 6회의 휴지마다, 즉 송수신 구간 KK가 6회 행해질 때마다, 1회의 극성의 절환을 행하고 있다. 따라서, 이 경우에는, 30 밀리초의 주기로 극성을 절환하게 된다.

이러한 제어를 행함으로써, 위에서 설명한 바와 같이 유전체막(26)의 차지업에 의한 히스테리시스가 없어져, 가변 용량 디바이스에 의한 가변 용량(41, 42)을 정밀도 좋게 가변 조정할 수 있다. 또한, 송신 회로가 휴지하고 있는 동안에 제어 전압 VC의 극성을 반전함으로써, 가변 용량(41, 42)의 순간적인 변동의 영향을 피할 수 있다.

도 13은 WiMAX의 송수신의 시퀀스와 제어 전압 VC의 극성의 절환 타이밍의 관계의 다른 예를 도시하는 도면이다.

도 12에서는, 휴대 단말기의 수신 구간에서, 제어 전압 VC의 극성을 직접 절환했다. 이에 대하여, 도 13에서는, 제어 전압 VC의 극성을 0 볼트의 기간을 거쳐서 절환하도록 한다.

즉, 휴대 단말기의 수신 구간에서, 그 초기의 타이밍에서 제어 전압 VC를 0 볼트로 하고, 종기에 있어서 제어 전압 VC의 극성을 반전하여 상승시킨다. 따라서, 휴대 단말기의 송신 구간을 커버하면서도 또한 이와 동일한 시간에서만, 제어 전압 VC가 플러스의 전압(+ VS) 또는 마이너스의 전압(- VS)으로 된다. 이와 같이, 전압 VS가 인가되지 않는 기간을 극력 가짐으로써, 유전체막(26)의 차지업을 보다 확실하게 방지할 수 있어, 가변 용량 디바이스를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

또한, 도 13에 도시하는 제어를 행하는 경우에, WiMAX 방식의 무선 통신에서는 송수신의 단락이 5 밀리초이기 때문에, 제어 대상으로 되는 가변 용량 디바이스의 유전체막(26)의 차지업을 억제할 수 있는 극성 반전 주기가 5 밀리초 이상이면, 실용상 문제없다.

즉, 예를 들면, 제어 전압 VC의 극성의 반전의 주기가 5 밀리초일 때에, 정전 용량 CP의 초기치로부터의 변동이 10 퍼센트 이하이면, 그 가변 용량 디바이스를 WiMAX의 휴대 단말기의 송수신 회로에 적용할 수 있다. 또한, 이와 같이 적용 가능한 가변 용량 디바이스로 하기 위해서, 유전체층의 재료 및 두께 등을 선정하 면 된다.

〔가변 용량형 스위치에 의한 휴대 단말기의 송수신의 절환〕

다음으로, 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)를, 가변 용량형 스위치로서 휴대 단말기에 내장한 경우에 대해서 설명한다.

도 14는 휴대 단말기의 송수신의 절환 회로를 도시하는 도면, 도 15는 가변 용량형 스위치의 동작 상태를 도시하는 도면, 도 16은 송수신의 절환 타이밍과 제어 전압 VC의 극성의 절환 타이밍의 관계를 도시하는 도면이다.

도 14에서, 송수신의 절환 회로(50)에서는, 수신 회로(51) 및 송신 회로(52)와 안테나(53)를 절환하여 접속하기 위해서, 가변 용량형 스위치(54, 55)가 접속되어 있다. 즉, 가변 용량형 스위치(54)는, 안테나(53)와 수신 회로(51)를 접속하고 또는 절단하기 위한 스위치이고, 가변 용량형 스위치(55)는, 안테나(53)와 송신 회로(52)를 접속하고 또는 절단하기 위한 스위치이다. 또한, 임피던스 정합 회로 등의 도시는 생략했다.

가변 용량형 스위치(54, 55)로서, 위에서 설명한 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)가 이용되고 있고, 제어 전압 VC의 전압 VS를 충분히 크게 취함으로써, 정전 용량 CP를 크게 가변하여 전기적 임피던스를 크게 변화시킨다. 휴대 단말기에서 이용하는 무선 주파수는 기가 ㎐대 또는 그것에 가까우므로, 정전 용량 CP의 가변에 의해 전기적 스위치와 등가의 동작을 실현할 수 있다.

도 14에서는, 수신 회로용의 가변 용량형 스위치(54)가 오프이고, 송신 회로용의 가변 용량형 스위치(55)가 온이다. 따라서, 안테나(53)는 송신 회로(52)에 접속되어 있다.

이 상태에서는, 도 15의 (A)에 도시한 바와 같이, 가변 용량형 스위치(54)에는 제어 전압 VC가 인가되어 있지 않고, 상부 전극(25)은 유전체막(26)으로부터 떨어진 상태이며, 정전 용량 CP는 작다. 또한, 도 15의 (B)에 도시한 바와 같이, 가변 용량형 스위치(55)에는 제어 전압 VC로서 최대의 전압 VS가 인가되어 있고, 상부 전극(25)은 유전체막(26)에 접촉한 상태이며, 정전 용량 CP는 매우 커져 있다. 또한, 제어 전압 VC의 상태를 이와는 반대로 함으로써, 가변 용량형 스위치(54)를 온으로 하고, 가변 용량형 스위치(55)를 오프로 할 수 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 송수신이 교대로 절환되지만, 그 절환의 타이밍에 맞추어, 가변 용량형 스위치(54, 55)에 대한 각각의 제어 전압 VC의 극성이 절환된다.

즉, 수신 회로용의 가변 용량형 스위치(54)의 제어 전압 VC는, 수신 시에 소정의 전압 VS로 됨과 함께, 송신 시에는 0 볼트로 된다. 그리고, 수신의 구간으로 될 때마다, 제어 전압 VC의 극성이 반전한다.

또한, 송신 회로용의 가변 용량형 스위치(55)의 제어 전압 VC는, 송신 시에 소정의 전압 VS로 됨과 함께, 수신 시에는 0 볼트로 된다. 그리고, 송신의 구간으로 될 때마다, 제어 전압 VC의 극성이 반전한다.

이와 같이, 가변 용량 디바이스(11, 11B∼D)를, 가변 용량형 스위치(54, 55)로서 이용한 경우에도, 제어 전압 VC를 적당한 주기로 반전시킴으로써, 유전체막(26)의 차지업을 방지하여 절환 동작을 확실하게 행할 수 있다.

전술한 실시 형태에 있어서, 가변 용량 디바이스(11, 11B, 11C)의 구조, 형상, 재료, 개수 등은, 다양하게 변경할 수 있다. 그밖에, 가변 용량 디바이스, 임피던스 정합 회로(40), 가변 용량형 스위치(54, 55), 구동 회로(12), 및 마이크로머신 시스템(3)의 전체 또는 각 부의 구조, 형상, 치수, 개수, 재질, 회로 구성, 제어 전압 VC의 파형, 극성의 절환의 타이밍, 주기 또는 주파수 등은, 본 발명의 취지에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

마이크로머신 디바이스로서 가변 용량 디바이스를 예로 이용하여 설명했지만, 이 외에, 제어 전압 VC에 의해 차지업이 발생할 가능성이 있는 그 밖의 마이크로머신 디바이스에 대해서도, 제어 전압 VC의 극성을 주기적으로 반전시킴으로써 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 몇 개의 실시예와 함께 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다음에 부기로서 설명하는 바와 같은 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.

(부기 1) (1, 도 1∼9)

서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법으로서,

상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시킴과 함께,

상기 제어 전압의 정부 극성을 소정의 주기 이내에서 반전시키는 것을 특징으로 하는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.

(부기 2) (2)

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 상기 유전체층 내에 공간 전하의 이동에 의한 분극을 발생시키지 않는 짧은 시간인

부기 1에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.

(부기 3) (3)

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 100 밀리초 이하인

부기 1에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.

(부기 4) (4)

상기 마이크로머신 디바이스는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극의 변위에 의해 정전 용량이 가변되는 가변 용량 소자이고,

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 상기 제어 전압을 인가하기 시작하여 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 정전 용량의 초기치로부터의 변동이 10 퍼센트 이하로 되는 짧은 시간인

부기 1에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.

(부기 5) (5)

상기 가변 용량 소자가 접속된 회로가 휴지하고 있는 동안을 사이에 두고, 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는

부기 1에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.

(부기 6)

서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치로서,

상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시키기 위해서, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가하는 제어 전압 인가 수단이 설치되어 있고,

상기 제어 전압 인가 수단은, 상기 제1 전극과 제2 전극에 대하여 정부 극성이 소정의 주기 이내로 반전하도록 하는 제어 전압을 가하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.

(부기 7)

부기 6에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.

(부기 8)

부기 6에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.

(부기 9)

부기 6에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.

(부기 10)

부기 6에 기재된 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.

(부기 11)

서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 변위되고, 이에 의해 회로의 온 오프를 절환하도록 구성된, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 가변 용량형 스위치로서,

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키고 또한 그 반전의 주기가 5 밀리초일 때에, 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 정전 용량의 초기치로부터의 변동이 10 퍼센트 이하로 되도록, 상기 유전체층의 재료 및 두께가 선정되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 스위치.

(부기 12)

상기 제1 전극 또는 제2 전극의 변위와 함께 변위하는 절연체막과,

상기 절연체막에 형성된 제3 전극과,

상기 제3 전극에 대향하는 제4 전극과,

상기 제3 전극과 제4 전극의 사이에 형성된 제2 유전체층

을 갖고,

상기 절연체막의 변위에 수반하여 상기 제3 전극과 제4 전극의 간격이 가변되고, 이에 의한 임피던스의 변화에 의해 상기 회로의 온 오프를 절환하도록 구성되어 있는

부기 11에 기재된 가변 용량형 스위치.

(부기 13)

통신 회로에 설치되는, 가변 용량 소자를 포함한 임피던스 정합 회로로서,

상기 가변 용량 소자로서, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 가변 용량의 마이크로머신 디바이스가 이용되고 있고,

상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시키고, 이에 의해 임피던스의 정합을 도모하도록 되어 있고,

상기 통신 회로가 휴지하고 있는 시간에서 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.

(부기 14)

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 주기는, 상기 유전체층 내에 공간 전하의 이동에 의한 분극을 발생시키지 않는 짧은 시간인

부기 13에 기재된 임피던스 정합 회로.

(부기 15)

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 주기는, 100 밀리초 이하인

부기 13에 기재된 임피던스 정합 회로.

(부기 16)

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 주기는, 상기 제어 전압을 인가하기 시작하여 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 정전 용량의 초기치로부터의 변동이 10 퍼센트 이하로 되는 짧은 시간인

부기 13에 기재된 임피던스 정합 회로.

(부기 17)

부기 13에 기재된 임피던스 정합 회로.

(부기 18)

송신 회로에 의한 송신 동작과 수신 회로에 의한 수신 동작을 절환하기 위한 송수신 절환 회로로서,

온으로 되었을 때에 상기 송신 회로에 의한 송신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제1 가변 용량형 스위치와,

온으로 되었을 때에 상기 수신 회로에 의한 수신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제2 가변 용량형 스위치가 형성되고,

상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치는, 모두, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 변위되고, 이에 의해 온 오프가 절환되도록 구성되어 있고,

상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치를 각각 오프로부터 온으로 절환하는 타이밍에서, 각각에 인가하는 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 절환 회로.

(부기 19)

상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치를 교대로 온시키는 것에 의해, 상기 송신 회로에 의한 송신 동작과 상기 수신 회로에 의한 수신 동작을 교대로 주기적으로 절환하도록 구성되어 있는

부기 18에 기재된 송수신 절환 회로.

(부기 20)

부기 18에 기재된 송수신 절환 회로.

(부기 21)

부기 18에 기재된 송수신 절환 회로.

(부기 22)

부기 18에 기재된 송수신 절환 회로.

(부기 23)

부기 18에 기재된 송수신 절환 회로.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로머신 시스템의 예를 도시하는 도면.

도 2는 구동 회로의 구성예를 도시하는 블록도.

도 3은 제어 전압의 전압 파형의 예를 도시하는 도면.

도 4는 가변 용량 디바이스의 제어 전압과 정전 용량의 관계를 도시하는 도면.

도 5는 주파수를 파라미터로 한 제어 전압과 오프셋값의 관계를 도시하는 도면.

도 6은 가변 용량 디바이스의 차지업을 설명하는 도면.

도 7은 제1 변형예의 가변 용량 디바이스를 도시하는 도면.

도 8은 제2 변형예의 가변 용량 디바이스를 도시하는 도면.

도 9는 제3 변형예의 가변 용량 디바이스를 도시하는 도면.

도 10은 무선 송신 회로의 임피던스 정합 회로의 예를 도시하는 도면.

도 11은 제어 전압의 극성의 절환의 타이밍을 도시하는 도면.

도 12는 송수신과 극성의 절환 타이밍의 관계를 도시하는 도면.

도 13은 송수신과 극성의 절환 타이밍의 관계의 다른 예를 도시하는 도면.

도 14는 휴대 단말기의 송수신의 절환 회로를 도시하는 도면.

도 15는 가변 용량형 스위치의 동작 상태를 도시하는 도면.

도 16은 송수신과 극성의 절환 타이밍의 관계를 도시하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3: 마이크로머신 시스템

11, 11B∼D: 가변 용량 디바이스(마이크로머신 디바이스)

24: 하부 전극(제1 전극, 제2 전극)

24A: 하부 전극(제4 전극)

24B: 하부 전극(제1 전극, 제2 전극)

25: 상부 전극(제2 전극, 제1 전극)

25A: 상부 전극(제3 전극)

25B: 상부 전극(제2 전극, 제1 전극)

26: 유전체막(유전체층, 제2 유전체층)

28: 절연체막

40: 임피던스 정합 회로

41, 42: 가변 용량(마이크로머신 디바이스)

45: 고주파 파워 앰프(통신 회로)

50: 송수신의 절환 회로(송수신 절환 회로)

51: 수신 회로(통신 회로)

52: 송신 회로(통신 회로)

54: 가변 용량형 스위치(제2 가변 용량형 스위치, 마이크로머신 디바이스)

55: 가변 용량형 스위치(제1 가변 용량형 스위치, 마이크로머신 디바이스)

VC, VC2: 제어 전압

Claims

서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법으로서,

상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시킴과 함께,

상기 제어 전압의 정부 극성을 소정의 주기 이내에서 반전시키는 것을 특징으로 하는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 상기 유전체층 내에 공간 전하의 이동에 의한 분극을 발생시키지 않는 짧은 시간인 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 100 밀리초 이하인 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 마이크로머신 디바이스는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극의 변위에 의해 정전 용량이 가변되는 가변 용량 소자이고,

상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 소정의 주기는, 상기 제어 전압을 인가하기 시작하여 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 정전 용량의 초기치로부터의 변동이 10 퍼센트 이하로 되는 짧은 시간인 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 마이크로머신 디바이스는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극의 변위에 의해 정전 용량이 가변되는 가변 용량 소자이고,

상기 가변 용량 소자가 접속된 회로가 휴지하고 있는 동안을 사이에 두고, 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 방법.
서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치로서,

상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시키기 위해서, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가하는 제어 전압 인가 수단이 설치되어 있고,

상기 제어 전압 인가 수단은, 상기 제1 전극과 제2 전극에 대하여 정부 극성이 소정의 주기 이내로 반전하도록 하는 제어 전압을 가하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로머신 디바이스의 구동 제어 장치.
통신 회로에 설치되는, 가변 용량을 포함한 임피던스 정합 회로로서,

상기 가변 용량으로서, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 이루어지는 가변 용량의 마이크로머신 디바이스가 이용되고 있고,

상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써, 상기 제1 전극과 제2 전극에 정전력을 작용시켜 상기 제1 전극 또는 제2 전극을 변위시키고, 이에 의해 임피던스의 정합을 도모하도록 되어 있고,

상기 통신 회로가 휴지하고 있는 시간에서 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
송신 회로에 의한 송신 동작과 수신 회로에 의한 수신 동작을 절환하기 위한 송수신 절환 회로로서,

온으로 되었을 때에 상기 송신 회로에 의한 송신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제1 가변 용량형 스위치와,

온으로 되었을 때에 상기 수신 회로에 의한 수신 동작을 실행시키는, 마이크로머신 디바이스로 이루어지는 제2 가변 용량형 스위치가 형성되고,

상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치는, 모두, 서로 대향하는 제1 전극과 제2 전극을 갖고 또한 그들 사이에 유전체층이 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 제2 전극 간에 제어 전압을 가함으로써 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 변위되고, 이에 의해 온 오프가 절환되도록 구성되어 있고,

상기 제1 가변 용량형 스위치 및 상기 제2 가변 용량형 스위치를 각각 오프로부터 온으로 절환하는 타이밍에서, 각각에 인가하는 상기 제어 전압의 정부 극성을 반전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 절환 회로.