[发明专利]驱动控制微机械装置的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动控制微机械装置的设备和方法，所述微机械装置包括两个相对的电极和夹在电极之间的电介质层。

背景技术

近来，具有精细结构的微机械装置在无线电通信电路中的应用受到重视(参见日本专利申请No.2002-84148和No.2002-36197)，其中的精细结构通过微机械处理技术[也称为MEMS(微电子机械系统)或MST(微系统技术)]获得。

微机械装置包括夹在两个电极中间的电介质层，通过控制驱动电压，微机械装置充当可变电容器，根据驱动电压可获得希望的电容值。注意，微机械装置有时候称为“微机械加工装置”、“微机械元件”或者“MEMS电子机械部件”。

另一方面，随着移动通信系统的最新发展，便携式电话(移动电话终端)和移动信息终端正在迅速普及。例如在便携式电话中，使用800MHZ到1.0GHz和1.5GHz到2.0GHz频带的准微波频带的高频。为了应对便携式电话中使用的多频带，必须设置放大器电路等部件专门用于各频带的高频。这是因为难以在宽频带的范围内构造低损耗的传输线路和匹配电路。为了克服这个问题，人们提出用可变电容器来扩充匹配电路的带宽。特别地，通过上述微机械处理技术制造的可变电容器(下面称作“可变电容装置”)具有大Q值，并表现出损耗低、信号畸变小的良好特性(参见RF MEMS THEORY，DESIGNAND TECHNOLOGY，WILEY INTERSCIENCE，GABRIEL M.REBEIZ，P383)。

但是出现了这样一个问题：由于向可变电容装置施加DC电压导致电介质被充电，所以即使消除DC电压也不能恢复初始电容。因此，电容CP相对于控制电压的变化滞后，因此再现性差，不能准确地获得希望的电容CP。

特别地，图2示出与通过逐渐改变控制电压VC而引起的电容CP的变化对应的曲线L1和L2。控制电压VC从0V逐渐增加到12V，再减少到0V，然后减少到-12V，再增加到0V。在这个变化过程中，电容CP的变化如曲线L1和L2旁边的箭头所示，并引起滞后。因此，即使控制电压VC的值相同，电容CP的值在增加控制电压VC的过程中和在减少控制电压VC的过程中也不相同。

为了避免这种充电现象，本申请提出交换驱动，用于在给定的短时间周期内将控制电压VC的正/负极性反转(交换)。特别地，当采用交换驱动时，正电压和负电压交替提供给可变电容装置的两个电极，从而不会造成由于电介质层中的空间电荷的转移引起的极化现象，因此，抑制了充电现象的发生。

但是采用交换驱动时会出现以下问题：在一些可变电容装置中，电压-电容量特性在正侧与负侧之间变化。因此，在交换驱动中电容CP的值在正侧与负侧之间可能不同，因此，有时不能获得恒定的电容。此外，由于传输信号通常提供给可变电容装置(即使在交换驱动过程中)，所以可理解传输信号也可以引起充电。

在因为初始变化或者在使用过程中引起的充电而造成在正侧与负侧之间特性不同的可变电容装置中，电容CP的值在交换驱动中变化。因此，当例如在匹配电路中使用这种可变电容装置时，不能保持必须的特性。

发明内容

考虑到上述问题而构思本发明，因此本发明的目的是在交换驱动中抑制可变电容装置的电容在正侧与负侧之间的变化。

根据本发明的一个方案，在驱动控制微机械装置(包括两个相对的电极和夹在电极之间的电介质层)的方法中，在两个所述电极之间提供控制电压，所述控制电压为正极性和负极性交替反转的矩形波形；关于正侧和负侧检测由于提供所述控制电压而通过所述微机械装置的电流；基于检测到的电流，关于所述正侧和负侧获取与所述微机械装置的电容有关的参数；以及将所述控制电压控制为使得关于所述正侧和负侧获取的所述参数互相一致。

由于在两个电极之间提供的控制电压为正/负极性交替反转的矩形波形，所以抑制了充电的发生。由于将控制电压控制为使得关于正侧和负侧所获取的与电容有关的参数互相一致，所以能够抑制电容在正侧与负侧之间的变化。

在本发明的另一方案中，将控制电压的大小控制为使得在矩形波形的上升沿(rise)的电流峰值减少到给定比率所经过的时间与给定的设定值一致。

在这种情况下，当给定比率为36.8％时，用控制电压为形成在两个电极之间的电容充电时获得的时间常数可用作给定的设定值。

附图说明

图1为示出根据本发明实施例的示例性微机械系统的示意图；

图2为示出控制电压与可变电容装置的电容之间的关系的示意图；