Электростатическое реле
О П И С А Н И Е 3I4304
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 02.I 1.1970 (№ 1,395318/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 07.IX.1971. Бюллетень ¹ 27
Дата опубликования описания 15.XII.1971
МПК Н 03Е 17/52
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.374.33(088.8) Автор изобретения
В. В. Чесноков (р, 1 ;» -(Й Я 1 мч тЦ j +H ° ®3ЙС - . и
Заявитель
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ (2) 8-. а -+- d/
Изобретение относится к электронной технике.
Известно электростатическое реле, в котором гибкая мембрана перемещается под действием электростатического притяжения со 5 стороны управляющего электрода. Реле содержит подложку 1, мембрану 2, изолирующий слой диэлектрика 8, зазор 4, контактный выступ 5 и управляющий электрод 6.
Полость между управляющим электродом и 10 гибкой мембраной представляет собой плоский конденсатор с двуслойным диэлектриком.
Для такой системы сила притяжения, действующая на единицу мембраны, определяется формулой: 15 где U — рабочее напряжение;
Н вЂ” длина рабочего участка мембраны; 20 а — величина зазора;
d — толщина изолирующего слоя диэлектрика; в — диэлектрическая проницаемость материала изолирующего слоя. 25
Предлагаемое реле отличается тем, что для снижения напряжения срабатывания края мембраны закреплены через изолирующий слой диэлектрика на поверхности управляющего электрода. ЗО
В этом устройстве полость между управляющим электродом и мембраной также представляет собой плоский конденсатор с двуслойным диэлектриком, но один из слоев (зазор) имеет форму клина. Для такой системы сила притяжения определяется формулой:
Е Ц" -Н
8М (LH + d/ÿ) а
Здесь !г =, где а — величина зазора в
H месте максимального удаления мембраны от поверхности изолятора. При выводе уравнения (2) для простоты предполагалось, что величина зазора от нуля до максимального значения изменяется по линейному закону.
Из чисто качественных соображений ясно, что электростатическая сила притяжения мембраны к управляющему электроду наиболее велика там, где зазор 4 сходит на нет, т. е. его величина приближается к нулю. При подаче рабочего напряжения пленка под действием электростатических сил прижимается к слою диэлектрика вначале в углах зазора.
При этом точка, где зазор сходит на нет, смещается в сторону от угла, наибольшая сила притяжения теперь действует в точке нового положения угла зазора и т. д.
Подобным же образом должно работать устройство «обращенное» по сравненшо с изоЗ1ИМ
Предмет изобретения
Г1 ин
U, Г
Составитель В. Гордоиова
Техред Е. Борисова Корректоры: T. А. Бабакина и Е. Г. Михеева
Редактор Б. Б. Федотов
Заказ 3346/3 Изд. № 1412 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 браженным па фиг. 2, т. е. такое, когда изолирующий слой диэлектрика 3 нанесен па обращснну1о к управляющему электроду сторону мембраны 2 и перемещается вместе с ней, а рабочий зазор образован пространством между этой сложной пленкой и управляющим электродом.
Приведем оценочное сравнение рабочих напряжений известной и предлагаемой систем при равенстве сил, действующих на мембра- 10 ну. Обозначим через U> рабочее напряжение прибора па фиг. 1, через Уз — величину зазора на фиг. 1 к максимальной величине зазора на фиг. 2. Из уравнений 1 и 2 можно получить:
Для используемых на практике величин; е = 10; 20 с/ = 05 мкм;
ИН=1мкм получаем U /U, = 4, б.
Значительного дальнейшего снижения рабочего напряхкения можно добиться, как оче- 25 видно из уравнения (3), применив изолятор с высокой диэлектрической проницаемостью.
Использование предлагаемого устройства, например в пленочных электростатических реле, позволит уменьшить напряжение срабатывания этих реле или соответственно увеличить значение коммутирующего напряжения.
Снижение рабочего напряжения пленочных реле даст возможность использовать их вместе с интегральными схемами, расширит возможности микроэлектроники.
Возможно использование предлагаемого устройства и в других приборах, например пленочных электростатических микрофонах, динамиках и др.
Электростатическое реле, содержащее подвижную пластину в виде гибкой мембраны, управляющий электрод и контактный выступ, укрепленные на изоляционном основании, причем поверхность пластины отделена от управляющего электрода изолирующим слоем диэлектрика и зазором, отличающееся тем, что, с целью снижения напряжения срабатывания, края мембраны закреплены через изолирующий слой диэлектрика на поверхности управляющего электрода.
