- Код статьи
- 10.31857/S0544126923600239-1
- DOI
- 10.31857/S0544126923600239
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 52 / Номер выпуска 6
- Страницы
- 469-480
- Аннотация
- Переключатели, изготовленные по технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС), рассматриваются в качестве перспективной элементной базы радиоэлектроники. Основной характеристикой МЭМС-переключателя является отношение емкостей в замкнутом и разомкнутом состоянии. В изделиях стандартной конфигурации оно составляет несколько единиц, но может быть существенно увеличено за счет оригинальных конструкторских решений. Работа посвящена переключателю, представляющему собой комбинацию устройств емкостного и резистивного типа. Рассматриваются его рабочие характеристики в зависимости от свойств подложки и контактного сопротивления. Ключ обеспечивает отношение емкостей 27.7 и 46.1 при использовании подложек из сапфира и боросиликатного стекла, в то время как высокоомный кремний не позволяет достичь значений выше 7.4 вследствие большой паразитной емкости. Изоляция и вносимые потери составляют 14.7–19.4 и 0.8–1.1 дБ в диапазоне частот 4–10 ГГц на сапфировой подложке. Приемлемые S-параметры достигаются при сопротивлении контакта балки с электродом не более 1 Ом.
- Ключевые слова
- МЭМС-переключатель плавающий потенциал отношение емкостей паразитная емкость изоляция вносимые потери контактное сопротивление
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 16
Библиография
- 1. Rebeiz G.M. RF MEMS: Theory, Design, and Technology. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. 512 p.
- 2. Rebeiz G.M., Patel C.D., Han S.K., Ko C.-H., Ho K.M.J. The search for a reliable MEMS switch // IEEE Microw. Mag. 2013. V. 14. P. 57–67.
- 3. Iannacci J. RF-MEMS for high-performance and widely reconfigurable passive components – A review with focus on future telecommunications, Internet of Things (IoT) and 5G applications // J. King Saud Univ. Science. 2017. V. 29. P. 436–443.
- 4. Shekhar S., Vinoy K.J., Ananthasuresh G.K. Low-voltage high-reliability MEMS switch for millimeter wave 5G applications // J. Micromech. Microeng. 2018. V. 28. 075012.
- 5. Ma L.-Y., Soin N., Daut M.H.M., Hatta S.F.W.M. Comprehensive study on RF-MEMS switches used for 5G scenario // IEEE Access. 2019. V. 7. 107506.
- 6. Xu Y., Tian Y., Zhang B., Duan J., Yan L. A novel RF MEMS switch on frequency reconfigurable antenna application // Microsyst. Technol. 2018. V. 24. P. 3833–3841.
- 7. Haupt R.L., Lanagan M. Reconfigurable antennas // IEEE Antennas Propag. Mag. 2013. V. 55. P. 49–61.
- 8. Haider N., Caratelli D., Yarovoy A.G. Recent developments in reconfigurable and multiband antenna technology // Int. J. Antennas Propag. 2013. V. 2013. 869170.
- 9. Tian W., Li P., Yuan L. Research and analysis of MEMS switches in different frequency bands // Micromachines. 2018. V. 9. 185.
- 10. Grichener A., Rebeiz G.M. High-reliability RF-MEMS switched capacitors with digital and analog tuning characteristics // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2010. V. 58. P. 2692–2701.
- 11. Zareie H., Rebeiz G.M. High-power RF MEMS switched capacitors using a thick metal process // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2013. V. 61. P. 455–463.
- 12. Yang H.-H., Zareie H., Rebeiz G.M. A high power stress-gradient resilient RF MEMS capacitive switch // J. Microelectromech. Syst. 2015. V. 24. P. 599–607.
- 13. Persano A., Quaranta F., Martucci M.C., Cretì P., Siciliano P., Cola A. Transport and charging mechanisms in Ta2O5 thin films for capacitive RF MEMS switches application // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. 114502.
- 14. Persano A., Quaranta F., Cola A., De Angelis G., Marcelli R., Siciliano P. Development of capacitive RF MEMS switches with TaN and Ta2O5 thin films // Proc. SPIE. 2011. V. 8066. 80660V-1.
- 15. He X.J., Lv Z.Q., Liu B., Li Z.H. High-isolation lateral RF MEMS capacitive switch based on HfO2 dielectric for high frequency applications // Sens. Actuators A. 2012. V. 188. P. 342–348.
- 16. Tsaur J., Onodera K., Kobayashi T., Wang Z.-J., Heisig S., Maeda R., Suga T. Broadband MEMS shunt switches using PZT/HfO2 multi-layered high k dielectrics for high switching isolation // Sens. Actuators A. 2005. V. 121. P. 275–281.
- 17. Chen Z., Tian W., Zhang X., Wang Y. Effect of deposition parameters on surface roughness and consequent electromagnetic performance of capacitive RF MEMS switches: a review // J. Micromech. Microeng. 2017. V. 27. 113003.
- 18. Fouladi S., Mansour R.R. Capacitive RF MEMS switches fabricated in standard 0.35-µm CMOS technology // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2010. V. 58. P. 478–486.
- 19. Maninder K., Bansal D., Soni S., Singh S., Rangra K.J. On characterization of symmetric type capacitive RF MEMS switches // Microsyst. Technol. 2019. V. 25. P. 729–734.
- 20. Park J.Y., Kim G.H., Chung K.W., Bu J.U. Monolithically integrated micromachined RF MEMS capacitive switches // Sens. Actuators A. 2001. V. 89. P. 88–94.
- 21. Bansal D., Kumar A., Sharma A., Kumar P., Rangra K.J. Design of novel compact anti-stiction and low insertion loss RF MEMS switch // Microsyst. Technol. 2014. V. 20. P. 337–340.
- 22. Wei H., Deng Z., Guo X., Wang Y., Yang H. High on/off capacitance ratio RF MEMS capacitive switches // J. Micromech. Microeng. 2017. V. 27. 055002.
- 23. Han K., Guo X., Smith S., Deng Z., Li W. Novel high-capacitance-ratio MEMS switch: design, analysis and performance verification // Micromachines. 2018. V. 9. 390.
- 24. Swarnkar A., DasGupta A., Nair D.R. Design, fabrication and characterization of RF MEMS shunt switch for wideband operation of 3 to 30 GHz // J. Micromech. Microeng. 2019. V. 29. 115009.
- 25. Uvarov I.V., Marukhin N.V., Shlepakov P.S., Lukichev V.F. Calculation of performance of MEMS-switch with increased capacitance ratio // Russ. Microelectron. 2020. V. 49. P. 253–262.
- 26. Deng K., Yang F., Wang Y., Lai C., Han K. Design and fabrication of a Ka band RF MEMS switch with high capacitance ratio and low actuation voltage // Micromachines. 2022. V. 13. 37.
- 27. Uvarov I.V., Kupriyanov A.N. Stiction-protected MEMS switch with low actuation voltage // Microsyst. Technol. 2019. V. 25. P. 3243–3251.
- 28. Lide D.R. CRC handbook of chemistry and physics, 90th edn. Boca Raton: CRC Press/Taylor and Francis, 2009. 2760 p.
- 29. Kim S.-B., Yoon Y.-H., Lee Y.-B., Choi K.-W., Jo M.-S., Min H.-W., Yoon J.-B. 4 W power MEMS relay with extremely low contact resistance: theoretical analysis, design and demonstration // J. Microelectromech. Syst. 2020. V. 29. P. 1304–1313.
- 30. Kim S.-B., Min H.-W., Lee Y.-B., Kim S.-H., Choi P.-K., Yoon J.-B. Utilizing mechanical adhesion force as a high contact force in a MEMS relay // Sens. Actuators A. 2021. V. 331. 112894.
- 31. Seki T., Uno Y., Narise K., Masuda T., Inoue K., Sato S., Sato F., Imanaka K., Sugiyama S. Development of a large-force low-loss metal-contact RF MEMS switch // Sens. Actuators A. 2006. V. 132. P. 683–688.
- 32. Zareie H., Rebeiz G.M. Compact high-power SPST and SP4T RF MEMS metal-contact switches // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2014. V. 62. P. 297–305.
- 33. Yang H.-H., Yahiaoui A., Zareie H., Blondy P., Rebeiz G.M. Symmetric and compact single-pole multiple-throw (SP7T, SP11T) RF MEMS switches // J. Microelectromech. Syst. 2014. V. 24. P. 685–695.
- 34. Patel C.D., Rebeiz G.M. A high-reliability high-linearity high-power RF MEMS metal-contact switch for DC–40-GHz applications // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2012. V. 60. P. 3096–3112.
- 35. Patel C.D., Rebeiz G.M. RF MEMS metal-contact switches with mN-contact and restoring forces and low process sensitivity // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2011. V. 59. P. 1230–1237.
- 36. Stefanini R., Chatras M., Blondy P., Rebeiz G.M. Miniature MEMS switches for RF applications // J. Microelectromech. Syst. 2011. V. 20. P. 1324–1335.
