环境温度对rf-mems开关闭合电压影响研究

《环境温度对rf-mems开关闭合电压影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、6传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第5期、、研究与探讨lI、环境温度对RF-MEMS开关闭合电压影响研究刘雷，张高飞，尤政(清华大学精密仪器与机械学系。北京100084)摘要：相较于传统的电子开关，RF-MEMS开关在射频特性、功耗和体积方面具有无可比拟的优势。闭合电压是MEMS开关的重要技术指标。重点研究环境温度对开关闭合电压的影响。建立环境温度对开关电压影响模型，得到理论计算公式。通过试验方式得到闭合电压对环境温度的变化曲线。试验结果表明：在-10-40

2、oC范围内，开关电压随环境温度升高而降低。最大电压变化为8．8V，是-10℃时闭合电压58．6V的l5％，环境温度对开关闭合电压影响很大。关键词：RF—MEMS开关；闭合电压；环境温度；影响模型中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)05--0006-03ResearchonefectofenvironmentaltemperatureonRF·MEMSswitchpull·involtageLIULei，ZHANGGao-fei，YOUZheng(DepartmentofPrecisionIns

3、trumentsandMechanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Comparedwithtraditionalelectronicswitch，RF．MEMSswitchhasadvantagesonRFcharacteristic，powerconsumptionandv~ume．Pull-involtageistheimportanttechnicalspecificationofMEMSswitch．Effectofenvironmentaltemp

4、eratureonpull-involtageisstudies．Impactmoduleofenvironmentaltemperatureonpull—involtageisbuihupandtheoreticalformulaisobtained．Thechangecurveofpul—involtageonenvironmentaltemperatureisobtainedthroughexperiments．Experimentalresultsindicatethatintherangeof-10~40℃．pull-in

5、voltagedescendswiththedeclineofenvironmentaltemperature．M~imumvoltagechange(8．8V)is15％ofpul-involtage(58．6V)at-10oC，environmentaltemperaturehasimportantimpactonpull—invohage．Keywords：RF—MEMSswitch；pull-involtage；environmentaltemperature；impactmodule0引言压测试误差，提高测试精度。RF．M

6、EMS是指集成了射频电信号和微机械结构的微1开关闭合电压模型机电系统，RF—MEMS开关是其重要的研究方向。优异的RF—MEMS开关通常采用线性弹性系数k(N／m)的方S参数、较小的直流功耗和体积使RF—MEMS开关应用范围法描述。驱动电压产生静电力F(N)，开关机械结构在外广泛。在微波移相器、相控阵雷达、可重构滤波器、卫星通力作用下，形变△g(m)可以由F=kAg得到。弹性系数一信等方面展现了其独特的优势和很大的发展潜力。般由两部分组成：一部分是由梁的刚度引起，它是与材料特闭合电压是RF-MEMS开关重要技术指标。与传统性有关的量

7、；另一部分由梁的双轴残余应力引起，而残余应PIN二极管开关和FET开关相比，MEMS开关闭合电压较力通常与制造工艺有关。大。降低电压是RF-MEMS开关优化设计的重要组成部为分析环境温度对RF—MEMS开关闭合电压的影响，分。广泛的应用范围使RF．MEMS开关所处环境温度变化首先建立MEMS开关梁的一维模型，把梁和下拉极板简化很大，这就要求对不同环境温度下闭合电压变化规律进行成平板电容器模型。模型结构如图1所示。研究，得到其变化规律。图l中，k为弹性系数，g。为上下板极之间的初始距在进行RF—MEMS开关闭合电压测试时，由于MEMS

8、离，t为介质层厚度，s为相对介电常数，A为极板面积，开关特殊的微机械结构，环境温度是造成测试误差的重要A=／w。来源。研究环境温度对开关电压的影响，可以降低闭合电当加入闭合电压，微梁与下极板之间形成静电力。当收稿日期：2012—11-