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《表面粘连效应对接触式微开关接触电阻的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第-0卷!第0期半!导!体!学!报‘9@,-0!$9,0-’’/年0月OQ!$J"JI+VZ$UN+D"JW!O+$BVO<+Z"IG7>!-’’/表面粘连效应对接触式微开关接触电阻的影响黄见秋!黄庆安"东南大学WJW"教育部重点实验室!南京!-)’’.0#摘要!建立了一个微开关接触电阻模型,模型将粗糙的触头表面理想化为多微丘结构!并考虑了表面粘连效应!给出了接触电阻与接触力之间的变化关系,结果显示!在低接触力下!粘连效应十分重要,粘连模型与W6TG;C>F等人所建立的模型以及实验值的比较结果表明!粘连效应可以用来解释弹性模
2、型与实验之间的偏差,关键词!微开关$WJW"$接触电阻$粘连效应**"//%-/%/$1(*’$)(-’中图分类号!<$*(!!!文献标识码!U!!!文章编号!’-/(&*)%%"-’’/#’0&)--.&’/分布着三个电极!分别为漏极"BF657#&栅极"E64>#D!引言与源极""9GF:>#,梁的固定端与源极相连!梁的自由由于接触式微开关的功耗低&插入损耗小&隔离端下表面具有一只触头!在栅极与梁之间施加一定度高&线性度好!并且可以和其他电子器件集成!因的工作电压之后!悬臂梁受到静电吸引发生弯曲!进此正日益成为人们研究的
3、热点,接触式微开关是一而触头与漏极接触!使得源极与漏极导通,触头与电种利用触头进行直接金属接触的三端口器件!W6&极所用的材料通常为金,’)(’-(TG;C>F等人以及郭方敏等人都对这种结构进行了报道,接触电阻是接触式微开关的重要参数!它直接影响到微开关的工作性能以及可靠性,因此!建立微开关的接触电阻模型十分必要,人们已经对大尺寸器件的接触电阻进行了研’(!*(究,这些研究对于微开关中接触电阻模型的建立具有一定的指导意义!同时!WJW"器件自身的特点又使得这一问题具有一定的特殊性,W6TG;&’)(C>F等人曾建立了一个微开
4、关的接触电阻模型!可是由于忽略了表面粘连效应!因此在低接触力情况图)!微开关示意图’)(下与实验存在着偏差,其实!WJW"器件所产生的D5L,)!":8>;645:9A6;5:F92=54:8作用力一般为几到几百!在这一接触力范围&$&$从触头表面的"JW成像"图-#中可以看到在’/!0(内!金属微触点的表面力效应变得非常重要,因接触面上存在着不规则的波状起伏,当接触发生时!此!本文引入粘连效应!建立了一个新的微开关接触只有有限的微观凸起"称之为)微丘*#发生了接电阻模型,结果表明!这一模型更加准确!弥补了’)(触!形成有限
5、数目的接触斑点!电流经过接触斑点时W6TG;C>F等人建立的模型与实验的偏差,发生收缩!产生附加的电阻!称之为收缩电阻,+!微开关结构接触电阻一般包括收缩电阻与膜电阻两个部分,当微开关运行数百个周期后!由于表面膜破裂!微开关结构如图)所示,衬底上从左到右依次收缩电阻起主要作用!因此这里忽略膜电阻的作用,-’’*&’1&-0收到!-’’/&’)&-*定稿"-’’/中国电子学会)-(’半!导!体!学!报第-0卷()(AY*’*N^/((%W*N^/%(%’)(-)AY-(’*/)N^’-(:%W/%%其中!A为微丘曲率半径%N^
6、W))’))N)N(%*)X)-是单位面积表面能S当*W’时#上式退化为弹性理论,T,+!接触电阻图-!微开关触头的"JW成像对于理想的洁净接触表面#单个导电斑点’半径D5L,-!"JW;5:F9LF6?89A6:9746:4HG;?5748>;5&为/(的接触电阻为!)#1"!)":F92=54:8A:W")-/’((实验证明这是可行的!)",其中"为导体的电阻率,对于多个接触斑点#除了各斑点独立的接触电T!模型阻成分外#还存在着各斑点间相互耦合而引起的附加电阻,此时#存在着两种极限情况&当各导电斑点!)#1"图-所示触头
7、表面的"JW微成像表明#微丘相距得足够远且不存在耦合作用时一般具有/’#-’’7;的顶端半径#且只有少量的微A:W!$W")-$/%’*(丘将会参与接触,当各导电斑点相距得足够近#以至于融合成为一个!)"由于漏电极表面远比触头表面平坦#因此#将!)#1"大的导电斑点时触头表面的微丘简化为一系列曲率相同$高度不同-’/(的球状凸起%而将漏电极表面简化为平面,对电接触A:WUKW")-($/%的研究过程可以分为以下两个步骤&’)(计算出在一’*(式与’/(式分别对应了导电斑点在不同分布情况定的接触压力下接触斑点的大小%’-(由接
8、触斑点的下的上限值与下限值,情况计算接触电阻的大小,对于WJW"领域的电接触现象#由于接触斑点的尺寸比宏观情况要小几个数量级#因此不得不考T,D!接触斑点尺寸虑尺寸效应对接触电阻的影响,因为#如果导电斑点只要知道了每个微丘上的接触力($形变量:%%的尺寸足够小’小于电子平均自由程>(#则电
