[发明专利]一种基于MEMS工艺的多档位高速实时可变电阻

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，更具体的，涉及可变电阻器件。

背景技术

可变电阻是阻值可以调整的电阻器，用于需要调节电路电流或需要改变电路阻值的场合。现有可变电阻器大多基于材料特性，利用外部电场控制改变电阻材料的物理性质，以达到改变电阻阻值的目的。专利CN1763985A提供了一种基于金属与非金属化合物材料的可变电阻设计方法，通过向该材料制成的电阻施加脉冲电压实现电阻阻值的变化。专利CN102655210A则提供了一种基于金属氧化物材料的可变电阻设计方法，其阻值控制方式与专利CN1763985A相似。但其阻值变化存在变化档位少，并且生产工艺复杂，材料需要独立制备等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于MEMS工艺的多档位高速实时可变电阻,该电阻具有工艺简单，与MEMS和CMOS工艺兼容性好;阻值选择范围广的特点。同时，本发明具有良好的实时特征，阻值变化响应时间短，变化不可逆，适用于高动态一次性应用场合。

一种基于MEMS工艺的多档位高速实时可变电阻，其组成是：硅基底、可变电阻层、绝缘层、控制开关组层；其特征是：可变电阻层由若干条阻值互异的电阻线、输入电极和输出电极组成，各电阻线均经过不同控制开关的作用区,输入电极和输出电极用于接入外部电路；绝缘层用于保持可变电阻层与控制开关层绝缘；控制开关组层内的控制电极开关组由若干独立控制的换能元组成，一个换能元构成一个独立控制开关，各对控制电极开关可根据外部控制信号断开或接通可变电阻层某些电阻线，使所述一种基于MEMS工艺的高速可变电阻的输入和输出端之间的阻值发生变化，该变化不可逆并且该阻值是非易失性的。

其结构特征是:所述一种基于MEMS工艺的多档位高速实时可变电阻底层是硅基底,硅基底之上是可变电阻层,可变电阻层上是绝缘层,绝缘层上层是控制开关组层；其结构特征还可以是：所述一种基于MEMS工艺的多档位高速实时可变电阻底层是硅基底,硅基底之上是控制开关组层,可变电阻层上是绝缘层,绝缘层上层是可变电阻层，且电阻层各导线会经过所述控制开关层不同换能元。各换能元由外部电路独立控制，当外部电路接收到信号，需要可变电阻变化至某一阻值时，外部电路会使所述控制开关组层中某些换能元作用，断开/接通通过该换能元且处于接通/断开状态的电阻线。通过以上换能元动作最终将可变电阻阻值变化至所需阻值，由于各电阻线阻值均不相同，因此通过断开/接通不同电阻线可以实现阻值多档位可变。所述换能元可以是金属桥或半导体桥。

附图说明

图1是一种基于MEMS工艺的高速实时可变电阻阻值由小增大的实施方式示意图

图2是另一种基于MEMS工艺的高速实时可变电阻阻值由大减小的实施方式示意图

图3是另一种基于MEMS工艺的高速实时可变电阻阻值可同时增大和减小的实施方式示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1展示了一种基于MEMS工艺的高速实时可变电阻的实施方式，该可变电阻可以实现阻值由小增大。结合图1所示部分，包括：可变电阻基板101、绝缘层102、电阻输入端电极103、电阻输出端电极104、第一控制电极开关换能元111、第一控制电极输入端112、第一控制电极输出端113、R1第一电阻114、第二控制电极开关换能元121、第二控制电极输入端122、第二控制电极输出端123、R2第二电阻124、第三控制电极开关换能元131、第三控制电极输入端132、第三控制电极输出端133、R3第三电阻134。

所述电阻输入电极103与所述电阻输出电极104分别接入到外部需要电阻变化的电路中，其间初始阻值由式(1)计算：

R0=(R1^-1+R2^-1+R3^-1)^-1      (1)

所述可变电阻控制电极输入端112、122、132与所述可变电阻控制电极输出端113、123、133分别接入独立外部控制电路。