微电子机械装置 |
|||||||
| 申请号 | CN200510069737.X | 申请日 | 2005-02-16 | 公开(公告)号 | CN100416735C | 公开(公告)日 | 2008-09-03 |
| 申请人 | 施卢默格控股有限公司; | 发明人 | N·C·莱尔切; J·E·布洛克斯; A·F·范纳鲁索; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种装置，其包括含有微 电子 机械元件的 开关 ，该微电子机械元件包括容纳 电介质 元件的密封腔和密封腔中的导体。设置该导体使得高于预定 电压 的电压施加到至少一个导体上，引起电介质元件的电离击穿而在导体间提供了导 电路 径。在另一 实施例 中，开关包括 纳米管 电子发射器或 放射性 同位素电子发射器。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种装置，包括： 包含微电子机械元件的开关，该微电子机械元件包括： 容纳电介质元件的密封腔；以及 密封腔中的导体， 其中设置该导体使得施加高于预定电压时引起电介质元件的电离击穿以在导体间提供导电路径，以及 该微电子机械元件还包括置于密封腔中导体上的纳米管电子发射器。 |
||||||
| 说明书全文 | 技术领域本发明涉及微电子織鄉。背景默^，的，中，要迸fi^午多不同，^J^作，包^井、测井、完井和生产的步骤。使用多种不同^M的^g^执行期望的操作。这，置的例子包括射孔棚来执行打舰作，繊铜maffi總制液瓶量（喷射或，， 封隔器用来隔离井的不同区域，以及其它的^g。、^^,^t^m^^m^、 g和电^^机构。为了电m^井下装置，将电M3^到井下體上。在井下模块的表面或者井下模块之中，这—般是使用开关来完成的。开关最初处于打开状态，用于将电源与井下装置隔离。 当需要激活时，开关闭合用于为井下装置麟电源。在井眼的应用中，一种由气徹电管制成的开关，也即通常所说的火花隙开关，这种开关是皿型,ra开关。M^型开关，外HPW)^闭合或激 活开关。纖跨开关的^ExK^^l阈值时ajEM开关M^。有些开关j顿在其每端具有电极的充气管。为了^断雜导电流，棘应用触发电压于第三电极，或者^iE状态下强制导通开关。由于典型的充气管放电开关以管状几何排列，因相对长的导电路径长度，它通常与相对高的电感 相连。同样，充气管的管状不允许开关的总尺寸适宜地减小。itt^卜，充气管开 刘wia装并且m)i与其它元件驗。另一类开^括缘炸冲^F关。该冲击开^ffl具有顶部导体层、中心绝缘层和底ai^体层的扁平柔性^ii构造而成。引爆该顶部层的少m^炸物，导 s^层在两个导体层之间形成传导电离路径。这种开关的一种变形是"图钉"开关，其中舰辦啲絲钉审JiS^^层，用以将顶部导体层和底部导体层电连接。图钉开关类似于爆炸开关却不可靠，因为当它穿透孔时，"图钉"可能 仅仅将绝缘层皿其弯曲，以至于该图钉不能在两个^#层之间进^^接0 开关也可用于其它应用和其它的领域，例如在军事、医药、制造、通信、itim、消费电子产品、im、 •、,和采矿应用中，电子元件，■ 分流危险^E和对地电流^，以,电气«， ^"初始4fc^炸^a。许多 这种开关^i^r如j^的各种缺点。发明内容^Si说，根^""个实施例，本^s,具有微电子m^件的开关，该 微电子^^袍括容纳电介质元件的密封腔以及密封腔内的导体。鄉该导体使得应用电压髙预定^E而弓胞电介质元件的击穿从而麟导体间的导电概娜说，根据另一实施例，开^^至少2个导柳棘管电子鄉器 以形成该至少2个导体间的至^fP分的导^&径。从下列说明、附图及技:1^r案中，其它的^ffi和实施自显而易见。附图说明图1示出了用于荆艮中的下^c器串的实施例。图2A是根据图1中^I例的下M(器串中可用的缘炸箔引发器（EH) 皿^&的示意图。图2B示出图2A中的EFI Mt幅fi^舰图。图3示出包括微电子m^钉的i^关的实施伊J。图4A—4B示出具微易碎元件限制的繊的鄉开关的另一实施例。图5 i^出具有平行板和响应于,的电流而可l^的介MM的mM^关的另一实施例。图6示出包括双稳元件許皿开关的另一实施例。图7A—7D g出^^^^质气体的腔室6T皿开^J另一实施例。图8示出包招可动电极附^M开关的另一实施例。图9是根据另一实施例时«开关的織面视亂其中包括火花隙以及确 定部分火花隙繊赂隔开导体。图10是图9中,开关的顶繊图。图11 ^^JF关的另一实施例，它對以于图9中的,，，除了将触 发电极添加到图ll中^T1M开关中。图12是根据另一实施例的m^f关^t面视图，其中«的介鹏具 有形^C花隙的有限开口。7图13是另一ff鹏开关6^面视图，除了鄉,的纖电极，其类 似于图12中WmM开关。图14是图13中M开关的顶IW图。图15是目另一不同实施例6^fe^关6^t面视图，其中使用了纳米 管电子鄉器。图16是,另一实ifi例6^S(^f关S^面视图。图n示出形^^:撑^上的纳3iet电子^器。 具体实施方式在下歹鹏述中，给出许多细节以li^j"本发明的辦。然而，本领TO技术人员可以趣碎：没有这自节也可以实3»发明从描述的实施例得都午多变形或修改也是可能的。例如，尽管提出了用于荆艮emuf关的参考，这种微型开关（或其它，的mM电子tW5f^S)可用于其它的OT，例如:N^、 矿业、军事、医药、带跪、通信、计算机、消费电子、^PJi^等等。正如itM使用的，术语"上"和"下"；"上部"和"下部"；"向上"和 "向下"；"上面"和"下面"以及其它类似的术语，表明了在该说明书中iOT 的给定点，定元件之上^下的+B^位置，用以更淸Mi&描述本发明的一些 实施例。然而，当鹏的體和方^ffl于偏离或水平的井中，或者当这种装 置位于偏离^K平的方向时，S^术语可指左到右、右到左麟它适当的关系。参考图1，包括射碰15作为一实例的测井下靴10向下穿过位于荆艮 8中的管谨7,其中魏7 、歸外壳9排列。封隔器6设置在魏7和外壳9 之间，用5ffl离,卜執面。测井下微10在载体12 JJt行，其中可以是 钢丝绳、平直管线、^t^它载体。某种鄉的载体12 (例如钢,）可包 括一个或更多的电导体13，舰电导体13可将电柳信号与测井下荆义10进 行魏。如图1所示的射孑Llfe 15包括多个聚會謝孔弹20。在一个实施例中， 这种聚倉謝孔弹20可以舰引发器（initiator)錢22来引爆，该引发鹏置 22可被从井表面发出的命令i^，该命令以电信号的形式^PJ载体12中的 一个鞭多的电导体13。可选糊，该命令为压力脉胁令或^E命令。弓l发 器装置22可被信号电激活，1^t号ilil—个或更多电线24传导。测井下井仪10的其它工具舰封隔器、阀、塞、切害'肌竊它装置。因 而，在这些其它工具中，发自井表面的命令可^^控审m来调整封陽器，打幵和关闭阀，棘胸辦放其它體。为了,测井下井仪10中的装置，il^开关将电信号或电源与錢相连。例如，为了将j!N^启动，引发器錢22可包括开关鹏炸箔引发器鹏）睐根据一些实施例，开关可包括舒微电子W^统（MEMS)狱,电 子机械元件。MEMS元fl^由输入驢（电肖^^它类型的會瞳）驱动丽 移动的*«元件。MEMS元件是以^M库隨^t形成6^W^的元件，其包括在半导^M底（例如硅衬底）上的显Wlfe)ara工。在显mtfl^jn工的工序中， 各种不同w^i荆图^^^isimr用于形成期望的^M,剩牛。MEMS元件的一,点在于：它们占用的空间小、所需的功m对低、相对坚固并且相对便宜。根据其它实施例的开关由微电子^制成，^f以于那些用于审ii^电 路装置的开关。正如皿使用的，以MEMS或其它微电子技术形成的开关一 船尔之为"'^MJf关"。这^tM开关中的元件称之为"«^件"，一^J以 MEMS或微电子fe^形成的元件。 一般而言以MEMS技术实现的开关^t 称之为"微电子,开关"。在一实施例中，m^f关可与其它元件触，例如启动^S^物的EFI电路。 驗元件容纳在更小的封装中，在井眼中,超i便有效的空间利用。正如这 MFf使用的，如果元件形^t树小尺寸的封装中放置的公用，结构上，或 彼此接近地魏，这些元件称之为"集成的"。因此，例如，微型开关可在与 EFI电路相同的支撑结构上制造，用于提供因低效串联电阻（ESR)和低效串 联电感（ESL)而更有效的开关。微型开关也可形成在具有其它元件的共用衬 底上以达到更有效的封装。参考图2A,根lg"实施例，电容放电单元（CDU)包括储能电容器202, 其可充电以旨^E电平。电^ 202 Jl^本地肖gfr源以供m^能量。电« 202连接到鹏开关204,其可^S^:腿V一^jl^电流!^麟到闭合或 导通状态。当开关204闭合时，,會遣^到EF1电路206来,EFI206。EFI喊一般包^g到电流源的顿箔，例如储能电織202。具有极小宽度的缩小的颈部形成于箔中，纖层置于包括颈部的箔的一部分上。当施加合适的大电^1M箔的颈部时，凝部^it炸麟发。这导致小部分材料， 称之为锭壳（flyer)，从绝缘层剪切除掉。接着该锭壳穿过,撞^炸物以引爆。图2A描述的鹏^HWH图S^P图2B中。电鄉202 ^&衬底216 的第1面210上，而^JF关204和EF1 206 ^^在衬底216的相反面212 上。可选#%，电，202可^it^mMJP关204或EFI 206的同~^面上。 电機202、 iffif关204和EF1 206舰导W^I/liS而^^在一起， 絲线在衬底216上。在其它实施例中，可舰其它类型的电麟引发棘代替EF1 206,例如 爆，（EBW)引发器，半导,（SCB)引发器等等。H#，可选«，可 糊其它鄉的本地倉^l来代替电織202。 lBfc讨论的鹏开关也可用于其它的井下鹏，例如控翁鄉、传^s^a、鄉和数字鹏以i^网络。可选择地，！^F关可用WWi、采矿鄉它鹏。下面摘悉了«开关的各种实施例。i^^开关在图2A的CDU中是 可用的，或可选，，它们可用于将电源和其它l^的元件,，5^用于井 下环境或另外的自（例如，ifete^矿)。参考图3，目实IH^， MEMS开关300被MEMS钉302所i^。 •个实施例中，画s钉302取代了在一離统的图钉开关中舰的图im动器。开关300包括顶卿底部导体层304和308,将^U1 306夹在中间。每 个导体304和308可以由^M或一些其它合适的导##料形成。绝缘层306可 包括聚^t料，例如聚Bfe3EJ^薄膜。 MEMS钉302可置于顶部导体层304上。 当歉麟时，例如iii3U&to具有職振幅,发舰V一，致动器303释放 MEMS钉302以穿过层304和306而与底部导体层308接触。这样电il^顶部 和底部导体304和308以激活开关300。因此，电导体层304可由驱动4E 驱动，而电导体层308皿到M^的元件（例如，图2中的EFI电路206)。在一实施例中，TO^M孔307 B^存在于MEMS钉302可穿过的层304 和306中。在另一实施例中，MEMS钉302具有尖«以剌穿层304和306而 到腿308。在一种结构中，致动器303包括可动的^f元件315，其以扩大的凸缘部 分312鄉钉302。鄉元件315允许钉302在从钉的凸缘部分312擻出时迸 入孔307。 ^t元件315可在MEMS齿J^l构303的驱动下作径向运动。当接 通电源时，MEMS齿轮,303从钉302径向縮回支撑元件M5，以>^^入10孔307中而^^体304和308。在可麟的繊中，可舰MEMS齿柳 构303，动钉302^A孔307,而不用縮回对钉302的支捸。构成鹏开关300的层駒可形鹏衬底310上，其可以是半导体、纖 体或其它衬底。在"^f沖，衬底310可以是硅衬底。半导体层308首先沉积在 衬底310上，接着^^:层306和下一导体层304。孔307可ilil各向异性蚀 刻而穿过层304和306成型。，钉302和致动器303的MEMS结构可形成 在孔307 a的导体层304的顶部上。^图4A4B，根据另一实施例，i^Jf关500包括第一衬底502和第二 衬底504。第一衬底502和形成于其上的层实际JJ^倒显舒图4A4B。在形 成微型开关500中，两个衬底502和504啦鹏，一个衬繊使胭转面对另 一个衬底o^^层506 (例如，亚硝^a^SA层）形^i衬底502的表面上。导体 线510 (例如，舰錢，如铝、镍、金、铜、钩或钛翁腊的金属层）形成在 ,层506上。多个系链516，旨由特W^料如选定电阻率^^繊贼， 接着可形戯支撑导爐514的衬底502上，其中导爐514可由錢如铝、 镍、金、铜、鹆或钛制成。在系链516和盘514之间^JM^处，系链516连接 到导体盘514。当承受相对大的电流时，系链516 ^体或皿以允许导^: 514穿过间隙515軒并与形^^衬底504上的导体层512相,。因此，更 有效的是，系链516为易碎元件，其响应于施加的％^电流而分裂。如图4B所示，系敏514具辨曲的部分517以允许它电连接于形成于 衬底502上的粘接垫519。粘接垫519可与导引针,，例如，其给系链导体 盘514,驱动MV^。系链516与导体线510接触，其可依^g到承受 l!^电流U的另1接垫521 。操作时，导储514被驱动腿V^所驱动。当鹏开关500闭合域 启动）时，舰导体线510勵纖电流1^，其至少破碎離体系链516的 一部分。这允许导M 514 (Mlrf驱动4E U ^T并与导体层512接触， 由雌动电压V。超鹏动腿V^。导体层512 (和电压V0)可与一个待激 活的錢相连，例如图2中的EFI躺206。参考图5,蹄另-^WF^ 600的实施例，其鄉两抖储602和 604，在两个平«之间具有介质层610。介质层是电^^层。介质层610的介电微可舰电能以雌^E^电流的形叙调节，从而在两个导喊602和 604之间»^电{^0导^ 606可形^导« 604 a，其中^ 606 和导## 604之间具有^6^层607。分离导^S 602和604的介质层610可以 絲电固体、液体或固体。当被供以鹏电流时，线606引起介廳610击穿 并在导« 602和604之fsTJI^了导^&径。操作时，驱动电压V^鋤卩于导爐602,且导储604与~^1!齢而 ^fei^。当^电流I^鋤盱线606，介MM610击穿并且^jEV^导 通了从导^S 602到另一导M 604的导^&径，V。升高到驱动电压v咖。#%图6，皿另一实施例W^KF关700包括双稳微电子mi!i^700。 新关700包括^S706，当J^鹏动畅V^时，其^^在中性爐（即 静皿置)。^fefel: 706 ^:位于盘702和704之间的中间平面上。将#~"个 盘702和704驱动到V(^以保^64盘706在它的中,置。当希望启^M 开关700时，将触发电压V—加到盘702或704之一，以将电压增加到 V^+V^。驴生静电力而引起开关中的不平衡，鄉动盘706以与盘704 ,。接鹏706在其基麟附着到支雜710。在一实施例中，706和支^tt整体以金属形成以提供悬臂。该悬臂适于受静电力的作用而弯曲。当 悬臂盘706与盘704S^l时，^EV^+V^传到悬臂盘706。M图7A-7D，图解示出^fflf关800的另一实Hfe例。图7A是^f关 800的^S?側鹏图，其包括上衬底802和下衬底804。繊可形成^h衬 底802和804上。图7B示出下衬底804的顶鹏图，并且图7C示出上衬底802 的底部视图。导« 806和上介质层810 ,&i:衬底802上。下导^: 808 形鹏下衬底804上，并且下介廳812形鹏下导储808上。jtt^卜，角拨 电极814形鹏介鹏812上。如图7C，切掉介MM810 1分以形成一个窗口，将上导^S806 暴,卜。對鹏，如图7B •，,介质层812 —部分以形成一个窗口， 将下导皿808暴^E外。如图7A麻，上衬底802麟到一个mKiS。当上衬底802和下衬底 804以及附着结构fetfc电接触时，获得图7D的，。该结构的裙i跑^T在充满 離气体（例如氩）的腔室中誠，使得形成间隙816从而使^f衬底802和804 "^也^ltl性气体。间隙816也可充满另外^体，如氮、氮、氖、氤、 氧、空气蝶它气体。间隙816也可以繊不同气体盼浪糊。可选微，间 隙816可充满另一介电元件，例如液体或固体电介质。该介^)4选择用以在 鲴職的*£^电«^信号下絲穿。操作时，IfetaM^腿li^导做814,以击穿间隙816中的纖体而 提供上导##806和下导#«808之间的导电路径，由此闭合«开关800。#^图8，,另一实施例，MEMS开关400可包括被间隙420和422隔 离的电触头404、 406、 408和410。皿404和406与线416和418分别电耦 合，与电极412和414分别端接。电极412和414可与相应的元件电鄉，例 如會,以及被肯H^m^的装置。408和410被驱动部件402向下移 动时，触头404和406分另iJj^l4P^S^408和410。例如，驱动部件402可 iliiliin皿^E而被移动。当触头404、 406、 408和410 ^^M时，在电 极412和414之间建立了导电路径。驱动部件402的运动可i^ MEMS齿轮 (标出）而誠。触头404、 406、 408和410可由^1或一些其它导电材料形成。开关400 可形鹏半导糊肚例脈图9示出目另一实施例断#^^ 900。该微M?f关900与图7A-7D中 自0^^^l似，^f^有电^m电介质^"料（即气体、液体或固体） 的间隙902 (称之为火花隙)。更有m，根据一实施例，！^f关中的间隙902 包括密封腔。在另一实施例中，间隙902没有密封，而是暴露于麵开关900 所在的工具或封装的其它部分。如果火花隙902充m体，该气体可包蹄、氩、氮、瓶、氧、氖、空气 或一^体的混^J。不像图7A—7D (其中导« 806和808垂直设置，如 图7D •，与火花隙816的ftHJPj,)中描悉的^J，图9中的微,关 900使用侧面摊列的导体904和906。旨导体904和906 ，自电,支 撑结构（衬底910)上的导电盘。在^h导体904和906的侧面907和908之 间鄉了火花隙902的部分。衬底910可由电^^电介Mt才料，如陶瓷、硅、 ,等制成，其中导体904和906形^该衬底910上。盖912设置在导体904和906的至少部分及衬底910上。密封元件914和 916设置在盖912的下表面和导体904和906的i^面。实施例中提供的密封元件914和916鹏火花隙902中的气^^体。在实施例中也可省去密封元 件914和916而，火花隙902中的固体电介质。除了导体904和906的侧面907和908之间的区m^卜，火皿902还包 括密封元件914和916之间、以及盖912的下面与导体904和906的J^面之 间的区域。导体904 g到一4^入^JBE源，而导体906 ^^到1^«开关900 闭合而被麟的部件。在图2A例子的上下文中，^F关900 ^Jif入4E源 由电，202JI^，而^M开关90C出（导体206) ^到EFI206。一般 而言，mMJF关900将输入电會§^!^到«^入电能鹏的部件，其中^3f关9oo响应预入电t^m阈值（例如大于職腿）而构成闭合（导通火花隙902)。为了繊鹏开关900,将充分高,入tffili加给导体904。,电压 大于職顿阈值电^P^得火花隙902中气体电离（蹄)，这弓胞电^JM:鹏开狄一导体904鄉到另一导体906。 ：&»实施例中，击穿发级的 跪电压电平;^勺是700微。因此，鋼大于或等于700伏特的输入电压以引起气体击穿。相对高的击穿^ffii用于井的应用，也MfflWWi和采矿的应用。击穿电压Jiff舰气体的鄉和压力、^M火花隙的导体间的距离和以下 列出的其它要素的函数。火花隙902中电介质气体击穿鹏随aiiJi^生。随^1会根据（1) 充电粒处的导体904和906的表^(fi離驗面缺陷、（2)非局部的充电累 积和（3)微型开关^前^啲表面变4t^隶蝕损伤而变化。这些不确定性 引起了电离放电的端点,切位置的可变性，其影响M:火，902的电» 被度。这相应会引起放电电压的精确值的不确定性。同时，导柳其它材料 表面l内的污Mf^如水汽、化学杂质^,，也会导致可变的放电^ffi。 船卜，电介质气体中存在由气体自身内的杂质I^Ml以及气体分子的随mil 动和驗引起的可鄉。电介质气撇可姚可由许多方絲敉稳定，例如将鹏性物质鄉在 火花隙902之内鋼围。Sm性物质的雜以一种更确定和^l^的运动（即, B (befa)粒于鄉的电离辐射S^:)微分于。作为—例，少a^性气体， 例如氖，可MA火花隙902中的气体。可选m，固^felf性物质可定点在火花隙902之内譜卜。例如，MT性物质包括铬、钍、钾、铀、镍的離素或 包含丰富比例的iffi^质的矿物质；例如，钍矿（Th (Si04))，云W麟 ^盐（KC1)。适当^S6^或钾（或自然产生的矿物或包含丰富比例的这些 物质的岩盐）具有在可接受的范围内的有TOM能的嫩隨果，所述范围宵滩 足以免除^«*^中#*的运,«需求。图10是鹏幵关900的顶鹏图。在娜图中，假體912錢明的， 以至于可以看见盖912下面的^j。 ^h导体904和906分别具有弯曲側面930 和932。导体904和906弯曲的几何形状（侧面930和932)定位在导体904 和906的放电点，以提高^l火花隙902的电3lft^径的^litl4。正如图10互相面对。可代替的或除舰MT性物质:^卜，导体904和906的弯曲侧°面930 和932可以用于减少导体904和906放电点的可变性。图11示出^M开关920的另一实施例，其实质在lfilLh类似于图9中描 述^T,开关900 (f^?f关920的元件与'，开关900相同的元件，具有相 同的附图标记)。,开关920的区别在于JI^W^电极，示于可选的^ 922A、 922B或922C。为了有^l^^可ll^,电极922A、 922B和922C 中的仅仅一个。可选#*， H^4^电极922A、 922B和922C中的多于一个。 纖电极922B位于火花隙902中，并形鹏於导体904和906的侧面907 和908之间的衬底910的表面。Ml:电极922A置于盖912的上表面（火花隙 902外面)。m电极922C置于衬底910的下表面，也在火花隙902外面。操作时，给导体904施加电压。働口给导体904的电压低于击穿电压，这 将引起火花隙902中气体的电离。为^^鹏开关920,働卩一^M:冲， 发电极922 (922A、 922B和922C中一个或更多电极)。该tffl5lc冲引起火花 隙902中，气体的击穿，由此允许电流在导体904和906之间流过。在可选 择的实施例中，可以^电介M^体或固体来代替火花隙902中的气体。^^,火花隙导体的放电点位置的可变性的另一种稳定性技术是,有 限的开口，例如图12中描述时#^关940的有限开口942和944。 ^M开关 940舰导体946和948,其为形^E衬底950上的导电盘。财卜，固体介质 层952 (在介貭层952上形成有开口 942和944)设置在导体946和948上。 介质层952的中间部分向下延伸以充满导体946和948各自的側面954和95615之间的区域。盖958设置在介质层952和导体946和948的,上方。密封元 件958和959^g^957和介MM952之间，以为火花隙941中的电介质气 体或电介M^^tl^^封，火花隙941由盖957、密封元件958和959以及导 体946和948形成。'#^关940中的火花隙941被部^tk充满固体介质层952。 ^S在介质 层952中的开口 942和944提高了导体946和948 i^改电点的可预计性。操作时，如果给导体946働B足够大的腿，气体发生电离导鄉^J^ 从导体946穿过开口 942延伸。放^&^过fe^质层952之上但在盖957之 下的火花隙941的空间，并穿过另一个开口944到达另一导体948。图13示出另一«开关960，除了在部^HV质层952确定的空间中OT 了敝电极962以外，其余与图12中时鹏开关940相同。为了^TltMJP 关960，在靴948 jjg加畅，该电压维持在低于火花隙941中的电介质气 体^^体的击穿^E的电平。tffiE冲勵瞎M^电极962上而弓l起火花隙941 中的电介质气体SM体的击穿。图14示出图13中皿^T皿开关960的顶,图。如图14所述，为了 «^见，假^M957和介MM952Jiig明的，使得i^层下的结构可以看见。 娜鹏图示出开口 942和944 ,置，以及在导体946和948之间延伸的触 发电极962 6^置。导体946和948具^^火花隙941的部分而彼此面对的 弯曲侧面947和949。根据另一实施例，如图15中所描述的，i:M开关970 ^ffi^et电子发射器972和974。可选择地，可以^,性的^m电子^T掛t替,管 电子鄉器。除了左#^关970中增加了纳米管电子鄉器972和974，微 型开关970在结构上类似于图12中的'«开关940。纳米管电子，器972和 974形成在各导体946和948表面上的M开口 942和944中。,管电子发 射器972和974有助于稳定^[g^l高穿过火花隙941的放^]il径的可预ittt。 实际上，纳米管电子鄉器作为«^條起作用。纳米管的端麟中并加强 了局部电场梯度，由此皿附近的气体^^的电离。皿米管电子皿器的端 部非常容易鄉电子。纳米管电子鄉器972和974也是导电性的，并形鹏 导体946和948上，使得纳米管电于，器972和974分别与导体946和94816瞀， 丽CNT)。船，在#©«^1催化布膪况下伟恪輕微米管（SWCNT)o 本发明的实5fi例可^ SWCNT、 MWCNT或二者的混合吻。M用中CNT B^表现出了具有希望的电势，例如，i^^鄉舰，亳«电:?^§、高强度材料、电子场鄉、扫鹏测显微魴法和气條储。合成CNT的主要;^括：碳6^消融、石墨杆,电《1^^化 ^tl的化学ma淀积（CVD)。在这些方法中，己发现与光刻法结合的CVD 是讳恪各种CNT魏中:i^iffl的。在CVD方法中，过^P催化剂、繊在期 望图型的断上，其顿賴lj^^着細懒lj^^具有催化齐断积的断接着^g在炉子中，炉中存在ma混^/，例如二甲棘二微。在催化剂 ^^、时，鹏米管典型i&?&垂直于衬fi^面的方向增长。现在可IUM^:商业渠«买到各种碳纳米管材料和^5,包括分子毫m^统（Palo Alto， CA)和 Bucky，美国（Housto^TX)。其它的CVD方魏括在zm硅（Si02)禾職面上制^l^雜而不 舰过渡鲷催化剂c根据这些方法，舰光刻法和懒將二氧化硅冊2) 区^^在g上。接着在CVD或等离，增强的CVD (PECVD)工序中 ,米管在zm化硅（Si02)区^生长。这些方法允许生产不同,的碳纳 米管束。可鹏itt^鹏适合本发明实施例6^米管。如j^m,自米管具有,的物理和电,。作为电子场^m,碳纳米管具有^ra工功能、持久性和繊定性的特性。因此，基于CNT的电子场 ，器可在相对低的电压下被驱动。财卜，在操作^a期间产生的该装置与气体碰的耐化学性得到鹏，由雌加了鄉器的寿命。具有纳米管电子魏器972和974，通翻用纳米管电子鄉器的有效而 稳定的电子:^}#1«^了火花隙941的可靠点火。在一实施例中，纳米管电 子发射器是自米管电子皿器。可选m，可^硼纳米管电子，器。从 纳米管电子^f器的端漸艮容易鄉电子。图16还示出另一'#»关，除了设置了介，980 (在导4# 806的表 面）和介质层982 (在导顿808的表面）以外，其它与图7D中W鹏开关相同。^h介廳980和982繊开口，其中分别體了纳雜电子魏器984 和986。纳米管电子Mf器984和986麟了更W?页计6^I火花隙816的电 Wg。图17示出在^h导体946和948 (图15)上^S的多^N^电子， 器的结构。纳米管电子MT器可以駒并精确定位在^h导体946和948上。 当与出现^H或其它电导性电肚的微级的表面缺柳比时，在纖米级 的高度均匀导致了纳米管电子激器的电子电棘计或击穿阈值顿非常精密的公差。纳米管电子鄉器定向成使得它们最长的尺寸与顿排列断，»#^了 ,的性能。^^管电子MTISa可用于分别在附图9、 11和13中自时微 酰关900、 920和960。所公开的各#/#^关的好^?§下列各项。"-^而言，^^?f关會辦以 鹏小的制牛鄉，由于减小的电阻和电感而提高了开关的效率。而且，一些 ,开关可与其它元件^，例，能电,，以及其它^g，例如EFI电路，以形成减小尺寸的全面封装。由预免了一離统开关中舰的爆炸^tW驱 动，提高了开关的可靠性和^14。鹏有限个实施例己公开了本发^1，本领^jfe^人员将从中作出i移修 改和«。附加的;K^要求旨^括所有这，改和，，^落A^发明真 实的精神和范围内。例如，可以鹏其它的翻M^件的开关结构。 | ||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈