Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мухуров Николай Иванович Ефремов Георгий Игнатьевич Мусский Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Оптоэлектростатическое микрореле, содержащее диэлектрическую подложку с двухступенчатым углублением, первая ступень, верхняя, расположена на противоположных сторонах углубления и на ней размещены неподвижные контакты, вторая ступень, нижняя, расположена в середине углубления между выступами первой ступени и на ней размещен неподвижный управляющий электрод, диэлектрическую пластину с соединенным с ней посредством упругих балочных держателей упругим подвижным элементом, на котором размещены подвижные управляющий электрод и контакты, при этом толщина подвижного элемента, высота выступов первой ступени и расстояние между ними выбраны из соотношения где- толщина подвижного элемента, м- расстояние между выступами первой ступени, м- высота выступов первой ступени, м Е - модуль упругости материала элемента, Н/м 2 0 - электрическая постоянная, 8,8510-12 Ф/м П - напряжение срабатывания (пороговое), В,причем подвижные управляющий электрод и контакты сформированы на стороне подвижного элемента, обращенной к углублению, отличающееся тем, что на внешней стороне диэлектрической подложки выполнен тонкопленочный фоторезистивный элемент в виде спирали, электрически соединенный с неподвижным управляющим электродом через металлизированное в центре диэлектрической подложки отверстие.(56) 1. А.с. СССР 1575249, МПК 5 Н 01 Н 59/00, 1990. 2. Патент РБ 2667, МПК 6 Н 01 Н 59/00, 1998. Полезная модель относится к электротехнике и микроэлектронике и может быть использована, например, в системах автоматики, контроля, связи, телеметрии, вычислительной и измерительной техники и т.п. Известно электростатическое реле 1, выполненное на двух жестко соединенных между собой диэлектрических подложках. В неподвижной подложке предусмотрено углубление с плоским дном, в середине которого расположены контакты внешней цепи, а по обеим сторонам от них - тонкопленочный управляющий неподвижный электрод. Во второй подложке выполнены сквозные пазы, образующие в середине подложки подвижный центр в виде жесткой пластины, соединенной с каркасной частью подложки четырьмя упругими балочными держателями. Они расположены симметрично по отношению к одной из осей пластины и под углом к этой оси, причем углы вершинами направлены в одну сторону. На внутренней стороне подвижного центра, обращенного к неподвижной подложке, расположен подвижный контакт, на внешней - подвижный управляющий электрод. При подаче управляющего напряжения распределенная электростатическая сила притягивает подвижный центр, контакты соединяются и внешняя управляемая цепь замыкается. Во включенном микрореле управляющие электроды разделены слоем диэлектрического материала подвижного центра. Это исключает короткое замыкание между управляющими электродами. Микрореле имеет ограниченные функциональные возможности, так как управляется только электрически и не обеспечивает срабатывания при изменении уровня оптического излучения. Известно электростатическое микрореле 2, содержащее диэлектрическую подложку с двухступенчатым углублением, первая ступень, верхняя, расположена на противоположных сторонах углубления и на ней размещены неподвижные контакты, вторая ступень, нижняя, расположена в середине углубления между выступами первой ступени и на ней размещен неподвижный управляющий электрод, диэлектрическую пластину с соединенным с ней посредством упругих балочных держателей подвижным элементом, на котором размещены подвижные управляющий электрод и контакт, при этом толщина подвижного элемента, высота выступов первой ступени и расстояние между ними выбраны из соотношения где- толщина подвижного элемента, м- расстояние между выступами, м- высота выступов, м Е - модуль упругости материала элемента, Н/м 2 0 - электрическая постоянная, 8,8510-12 Ф/м П - напряжение срабатывания микрореле, В,причем подвижные управляющий электрод и контакты сформированы на стороне подвижного элемента, обращенной к углублению. При подаче электрического напряжения на управляющие электроды между ними возникает электростатическое взаимодействие (ЭС),что приводит к перемещению якоря и замыканию электродов контактной цепи. Различные конструктивные исполнения обеспечивают надежное соединение контактных и предотвращают замыкание управляющих электродов. При снятии электрического напряжения с управляющих электродов под действием упругих сил (УПР) в держателях якорь возвращается в исходное состояние и электроды контактной цепи размыкаются. 44382008.06.30 Микрореле имеет ограниченные функциональные возможности, так как управляется только электрически и не обеспечивает срабатывания при изменении уровня оптического излучения. Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет управления их срабатыванием как электрическим, так и оптическим сигналами. Решение технической задачи достигается тем, что оптоэлектростатическое микрореле содержит диэлектрическую подложку с двухступенчатым углублением, первая ступень,верхняя, расположена на противоположных сторонах углубления и на ней размещены неподвижные контакты, вторая ступень, нижняя, расположена в середине углубления между выступами первой ступени и на ней размещен неподвижный управляющий электрод, диэлектрическую пластину с соединенным с ней посредством упругих балочных держателей упругим подвижным элементом, на котором размещены подвижные управляющий электрод и контакты, при этом толщина подвижного элемента, высота выступов первой ступени и расстояние между ними выбраны из соотношения где- толщина подвижного элемента, м- расстояние между выступами первой ступени, м- высота выступов первой ступени, м Е - модуль упругости материала элемента, Н/м 2 0 - электрическая постоянная, 8,8510-12 Ф/м П - напряжение срабатывания (пороговое) микрореле, В,причем подвижные управляющий электрод и контакты сформированы на стороне подвижного элемента, обращенной к углублению, на внешней стороне диэлектрической подложки выполнен тонкопленочный фоторезистивный элемент в виде спирали, электрически соединенный с неподвижным управляющим электродом через металлизированное в центре диэлектрической подложки отверстие. Совокупность указанных признаков обеспечивает расширение функциональных возможностей оптоэлектростатических микрореле за счет управления их срабатыванием как от электрического, так и от оптического сигналов. Сущность изобретения поясняется фиг. 1-3. На фиг. 1 представлено продольное сечение оптоэлектростатического микрореле, на котором 1 - диэлектрическая подложка,2 - двухступенчатое углубление,3 - первая ступень углубления,4 - вторая ступень углубления,5 - неподвижные контакты управляемой цепи,6 - неподвижный управляющий электрод,7 - диэлектрическая пластина,8 - подвижный элемент,9 - балочные держатели,10 - подвижный управляющий электрод,11 - подвижный контакт,12 - тонкопленочный фоторезистивный элемент,13 - металлизированное отверстие. На фиг. 2 представлен вид сверху на оптоэлектростатическое микрореле и часть неподвижной подложки, на фиг. 3 - вид снизу. Оптоэлектростатическое микрореле содержит неподвижную диэлектрическую подложку 1, в которой выполнено двухступенчатое углубление 2, содержащее первую сту 3 44382008.06.30 пень 3, выполненную на противоположных сторонах углубления 2, и вторую ступень 4,размещенную между выступами первой ступени 3 (фиг. 1, 2). На первой ступени 3 расположены неподвижные контакты управляемой цепи 5. На второй ступени 4 сформирован неподвижный управляющий электрод 6. Диэлектрическая пластина 7 жестко соединена с диэлектрической подложкой 1. В диэлектрической пластине 7 расположен подвижный элемент 8, соединенный с каркасом диэлектрической пластины 7 эластичными балочными держателями 9. На внутренней стороне подвижного элемента 8, обращенной к углублению 2, находятся подвижный управляющий электрод 10 и подвижные контакты 11. На внешней стороне диэлектрической подложки 1 выполнен тонкопленочный фоторезистивный элемент 12 в виде спирали, электрически соединенный с неподвижным управляющим электродом 6 через металлизированное отверстие 13 в центре диэлектрической подложки 1 (фиг. 3). Подложки оптоэлектростатического микрореле могут быть выполнены из анодного оксида алюминия путем локального анодирования и травления алюминия по заданному топологическому рисунку. Тонкопленочные фоторезистивный элемент, электроды и контакты формируются методом вакуумного напыления через маски. Технология обеспечивает получение оптоэлектростатического микрореле с габаритными размерами порядка 3,04,00,07 мм 3 и минимальным расстоянием между управляющими электродами в рабочем состоянии до 2-5 мкм, весом 0,01-0,1 Н. Оптоэлектростатическое микрореле работает следующим образом. Так как принципиальная электрическая схема устройства представляет собой делитель напряжения, содержащий сопротивление изоляции между управляющими электродами (ИЗ), сопротивление тонкопленочного фоторезистивного элемента (ФР), то рабочее электрическое напряжение(напряжение срабатывания) оптоэлектростатического микрорелескладывается из электрического напряжения, необходимого для обеспечения срабатывания за счет электростатических сил , и падения напряжения на тонкопленочном фоторезистивном элементе . Тогда, согласно закону Ома(ИЗФР). Если ФРИЗ (в случае отсутствия оптического излучения), тогда 1/2 , и срабатывание происходит при достижении величины рабочего напряжения. При значительном уменьшении ФР (ФРИЗ) (в случае увеличения уровня освещенности фоторезистора)0 и напряжение срабатывания, т.е. рабочее напряжение определяется величиной, необходимой для срабатывания за счет только электростатических сил. Таким образом, управление работой микрореле осуществляется как электрическим,так и оптическим сигналами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: H01H 59/00

Метки: микрореле, оптоэлектростатическое

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u4438-optoelektrostaticheskoe-mikrorele.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Оптоэлектростатическое микрореле</a>

Похожие патенты