[发明专利]可变电容器及电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及可变电容器，其具有用于改变其电容的控制电极。具体而 言，本发明涉及其中控制电场独立地对信号电场进行控制的可变电容器， 并涉及使用上述可变电容器的电子装置。

背景技术

可变电容器广泛应用于电子装置以用于通过从外部向其施加偏压信号 由此改变其电容来控制频率及时间，并在业界例如被制造为二极管(可变 电容二极管)或MEMS(微机电系统)。这种类型的可变电容器不具有用 于施加偏压信号以控制可变电容的专用端子。换言之，可变电容器仅包括 通用的两种端子，即，信号端子及控制端子(双端子器件)。当在实际电 路中使用可变电容器时，可变电容器需要具有如图1所示电路结构中的四 种端子。

图1示出了等效电路的示例，该等效电路包括具有四种端子的现有技 术可变电容器150。在该现有技术等效电路的示例中，可变电容器150与 偏压消除电容器151串联。在等效电路中，可变电容器150的第一电极连 接至偏压消除电容器151的第一电极。在等效电路中，控制电压经由电阻 器R施加至连接在偏压消除电容器151的第一电极与可变电容器150的第 一电极之间连接的互连部分。

在等效电路中，AC信号流入偏压消除电容器151及可变电容器150。 DC偏压电流经由电阻器R仅流入可变电容器150。如图1的示例所示， 传送AC信号的信号电压源以及用于DC偏压电流的控制电压源在等效电 路中被分离设置。但是，尽管控制电压源与信号电压源在等效电路中被独 立设置，但在可变电容器150中并未对信号电压及控制电压独立设置端 子。在具有上述构造的等效电路中，AC信号会干扰从控制电压源流入的 DC偏压电流。

例如，日本未审查专利申请公报No.2007-287996已经公开了一种包 含铁电材料的可变电容器。该公报公开的可变电容器包括具有较高可靠性 及生产性的电极结构。参考图2A、2B描述上述可变电容器。图2A是可 变电容器的示意性立体图，而图2B是其示意性结构图。

如图2A、2B所示，在上述公报中揭示的可变电容器100包括长方体 电介质层104，其具有四个其上形成有端子的表面。四个端子中的两个是 连接至内部信号电极的信号端子103，而另两个是连接至内部控制电极的 控制端子102。可变电容器100的内部结构被设置为使得如图2B所示以层 叠的方式经由电介质层104交替设置多个信号电极和控制电极。在图2B 的示例中，控制电极102a表示的底层电极、从底部起算的第五层电极、以 及顶层电极，它们每个均连接至控制端子102中的一个，控制电极102b 表示从底部起算的第三层电极以及从底部起算的第七层电极，它们每个均 连接至控制端子102中的另一个。此外，信号端子103a表示从底部起算的 第二层电极以及从底部起算的第六层电极，它们每个均连接至信号端子 103中的一个，而信号端子103b表示从底部起算的第四层电极以及从底部 起算的第八层电极，它们每个均连接至信号端子103中的另一个。

在现有技术可变电容器的示例中，通过以层叠的方式经由电介质层 104提供多个信号电极103a，103b以及多个控制电极102a，102b，能够以 较低的成本提高其电容，同时可独立地向控制端子102及信号端子103施 加电压。

如上所述，通过以层叠的方式经由电介质层104设置多个信号电极 103a，103b以及多个控制电极102a，102b，可以方便地以较低的成本来制 造可变电容器100。但是，如图2B中的C1至C8所示，会在电介质层104 中沿相同的方向产生信号端子103之间的信号电容以及控制端子102之间 的控制电容。在此情况下，沿相同的方向产生信号电场及控制电场。因 此，在现有技术可变电容器100中，当设置较薄的电介质层以提高电场的 灵敏度由此通过施加较低的控制电压来改变电容值时，绝缘性能降低，并 产生对信号电压的较低耐压性。

具体而言，信号电场平行于控制电场产生，由此在信号端子103之间 产生的信号电容以及在控制端子102之间产生的控制电容具有相同的电容 部分。在此情况下，在可变电容器中降低控制电压与提高对信号电压的耐 压性之间产生矛盾。因此，在施加具有较大振幅的信号电压时，会难以通 过施加较低控制电压来对现有技术的可变电容器100的电容进行控制。

发明内容