[发明专利]具有至少一个第一类型的电极、第二类型的电极和至少一个铁电驻极体的转换器

说明书

本发明涉及一种转换器(1)，其具有第一类型的电极(2)、至少一个第二类型的电极(3)、至少一个铁电驻极体(6)和至少一个驻极体(4)，其中，所述铁电驻极体(6)与所述第二类型的电极(3)借助绝缘层(32)绝缘地布置并且与第三电极(30)具有共同的边界面(31)，使得所述驻极体(4)和所述铁电驻极体(6)彼此串联地连接。具有这种转换器(1)的超声传感器和麦克风也是本发明的主题。

本案为申请日为2013年10月7日、申请号为201380061279.8、发明名称为“具有至少一个第一类型的电极、第二类型的电极和至少一个铁电驻极体的转换器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个第一类型的电极、第二类型的电极和至少一个铁电驻极体的转换器。

背景技术

近十年来，在科研领域中加强地研究多孔聚合物薄膜、所谓的铁电驻极体，例如可得到Emfit有限公司的商品名称Emfi并且其用于不同的应用，也用于声学的应用。所述铁电驻极体是压电的并且具有压电常数，所述压电常数是可与锆钛酸铅压电材料(PZT)的压电常数比较的。从外部观察，铁电材料(Ferroelektrika)理想地与常规的压电材料的方式相同，然而外部压电效应通过无数多个内部驻极体效应产生。名称“铁电驻极体”也由此而来，其也可以称作压电驻极体。

DE10 2006 002 067 A1示出了一种超声传感器的接收器，其中接收电极与接地电极平行地布置并且其中压电复合体位于接收电极和接地电极之间。所述压电复合体例如可以具有多个由铁电物质(例如PZT)构成的压电元件和多个由有机聚合物构成的层。

EP 2 339 869 A1示出了一种用于制造具有限定的空腔的两层或多层铁电驻极体的方法。铁电驻极体例如应用于机电和声电领域中。

此外，如今在许多电子设备中发现转换器、即基于驻极体的传感器和执行器。在一些技术领域中，制造驻极体麦克风时的件数超过了制造硅麦克风时的件数。

在现有技术中，传感器和执行器或者基于驻极体效应或者基于压电效应、例如基于所说明的铁电驻极体的压电效应运行。在每一个转换器中，结构相关地存在没有利用的区域或者面，其没有对驻极体效应或者压电效应做贡献，这导致转换器的不最优的灵敏度。

发明内容

按照本发明，提出了一种转换器，其具有第一类型的电极、至少一个第二类型的电极、至少一个铁电驻极体和至少一个驻极体，其中，所述铁电驻极体与所述第二类型的电极借助绝缘层绝缘地布置并且与第三电极具有共同的边界面，使得所述驻极体和所述铁电驻极体彼此串联地连接。

根据本发明的第一方面，提出具有至少一个第一类型的电极、至少一个第二类型的电极和至少一个铁电驻极体和至少一个驻极体的转换器，其中第一类型的电极与铁电驻极体导电连接，驻极体与第一类型的电极通过至少一个气隙间隔开并且驻极体和铁电驻极体与第二类型的电极导电连接。

根据本发明的布置具有以下优点：在一个转换器中组合驻极体效应和压电效应。由此，能够得到具有改善的特性的转换器，因为可以更有效地利用可供转换器使用的体积和可供使用的面积。在此，驻极体和压电材料在电方面或者串联或者并联。对于传感器而言，在第一种情形中使两种区域、即驻极体区域和压电区域的输出电压相加，而在第二种情形中使电荷或者电流相加。特别有利的是，由此能够提高传感器的灵敏度和信噪比。通过两种原理——驻极体效应和压电效应的组合，增强所探测的信号并且完全地充分利用转换器的潜力。

一个特别的优点是，提高转换器的可靠性。在驻极体的情形中，例如可能通过负电荷传输到上方电极上产生短路。对于通过例如由于气隙的桥接发生了第一类型的电极与驻极体的接触使驻极体损坏的情形，可以通过铁电驻极体上的振荡的分析处理来接受完全有意义的或者至少限制的有意义的信号。因此，当主动元件中的一个、例如铁电驻极体或者驻极体放电时，另一元件可以继续运行。