基于流體介電質的可變電容器的制作方法

專利名稱：基于流體介電質的可變電容器的制作方法
技術領域：
本發明針對于可變電容器。具體地說，本發明是利用流體介電質作為電容器的介質材料。當流體變位或相變時，電容器的有效電容和總電容發生改變。
背景技術：
不同種類的可變電容器已經被用在電子行業，包括物理可變電容器。電容器的兩個平板錯位以調節平板之間的有效面積或改變平板之間的距離都可以用來改變電容器的電容值。這類電容器可以有很大的電容調節范圍，但是它們常常需要驅動器來自動控制調節。其他可變電容器包括使用電激活材料作為介電質，當加上一定的電場時，這些材料的介電常數會發生變化。這些材料可以是鐵電或順電的。盡管這些材料的介電常數能很快發生變化，但是它們的變化范圍相對較小。
這些可變電容器在電力，射頻，或微波領域的一般性應用包括替代可變電容二極管，可變濾波器，相變器，多路調制器(包括二路調制器)，電壓控制振蕩器，功率放大器的可調匹配網絡，低噪聲放大器，熱電效應包括電力系統，一般阻抗匹配網絡，和升壓電路。
在移動通訊系統中設計器件，子系統，或系統時，可以開發可變電容器來實現1)增加大頻寬的新容量和改善電子性能(射頻或微波)。頻率范圍大多介于300兆赫茲到30千兆赫茲。
2)容積小。
3)減小能量消耗。
4)重量輕。
或者是以上四種的任意組合。這將由系統設計的特殊要求來決定。
電子設備包括手機通常需要低直流電壓(小于40伏)，最好是小于3伏。所以任何可調器件必須能夠把一個小的直流電壓轉換成適當的電場。一個辦法就是設計使用鐵電材料的可變電容器，兩個電極應該非常靠近。小直流電壓還有利于減小射頻和電光器件的能量消耗(和熱損耗)。另一個使用可變電容器獲得需要的可調比的辦法就是使用電壓增益電路來獲得高電壓。傳統上，一組電容首先被并聯充電，然后將它們串聯起來來獲得高電壓。這些技術可用作制造可變電容器，從而避免了對鐵電材料的限制。
本發明的另外一個應用是壓力或溫度傳感器。溫度或壓力的變化影響許多應用領域，很多工業象水力和風力系統都需要小型溫度或壓力傳感器。目前這些器件采用一系列的基本原理包括電容的一個電極相對于另外一個電極的移動。電極之間的相對運動引起電容的變化，這個變化產生了一個電信號。人們利用這個電信號來探測或驅動系統的運行。電容的變化越大，反饋的信號越大，系統的可控性越高。
發明概述為了獲得高的可控性和適當的變換速度，本發明的可變電容器通過一種介電材料的變位或相變來實現變容。一種物質的氣態介電常數小于同種物質的液態介電常數。所以當一個電容器的介電物質在一個溫度時是液態，在另一個高溫度時是氣態，在介電材料從液態轉換到氣態時電容器的電容會減少很多。多種方法可以用來實現這個相變。在一定的周圍環境下，相變會發生在一個特定的溫度。人們可以剪裁介電材料使得它能在這個特定的溫度下發生相變。顯然，加上一個加熱器可以把介電材料加熱到蒸發溫度。最好是需要很少量的介電材料，譬如薄膜電容器，這樣蒸發介電材料所需的能量會很少。這個能量可以通過電極和鄰近電阻或介電材料以漏電流的形式來提供。很多種激活的形式都可以引起相變，包括(但不限于)攪拌激活，熱量(電極和靠近電極的阻抗，或高電壓應用時的漏電流)，電場，機械激活如超聲波或聲子。
壓力變化能引起氣態和液態之間的相變。當介電材料從液態變到氣態時，電容會減少很多。這個變化遠遠比溫度引起的在同一固態，液態或氣態的相變所造成的電容變化要大的多。這個變化可以作為周圍環境系統的反饋的函數來實現，也可以反過來用于控制系統的操作。在化學過程或其它工業領域，發生化學反應所需的壓力可能是一個很重要的因素。流體的流動同樣需要壓力傳感器。大氣科學，空間應用，和移動通訊系統要求更小而集約的傳感器。在任何化學過程或系統中，死空間和體積都應當減小。通過利用小體積傳感器和介電材料從液態變到氣態的轉換，死空間應當會減小。因為這些傳感器提供更大的單位面積電容變化因而引起更大的控制電路的反饋信號，所以它們也會比現有系統所用的傳感器要小。電容的其中一個電極可以固定在一個固體基體，另一個電極暴露于被測壓力的介質。液態/氣態混合物的變化會提供比單一流體相更大的電容變化。
不是所有的介電材料都可以發生相變。氣態和液態共存的雙相流體也能提供電容的變化，只是變化要小一些而已。當雙相流體變得含有更多氣態時，它的介電常數會更低。具有不同沸點的一系列液體也可以來用作介電材料，這樣能實現電容的階梯函數。當每一個液體汽化時，總的介電常數會降低到預先一個個計算好的值，因而實現電容的階梯函數。通過對介電材料和(或)電容結構的設計，可以實現大的階梯電容的改變和接近連續電容的改變。通過這種方式，可以設計特定范圍的異常靈敏的溫度監視器件和溫度矯正電容。
當液體在汽化之后體積膨脹時，會需要額外的體積來容納氣體。電容可以包括一種多孔材料，既能提供足夠空間給氣體，也能用來容納材料的液態。除此之外，也可以用一個分開的容體來提供所需的空間。進一步說，電容的壁擴張，當液體變成氣體時，電容的平板被推開一定的距離。根據C＝kA/d，(C是電容，k是介電常數，A是平板面積，d平板之間的距離)，結果是電容的進一步減小。因此，電容的改變是通過介電質的介電常數和電容平板之間的距離來實現的。
本發明的另外一個改變電容的方法是通過運輸介電流體流進和流出電容電極之間的電場。一般來講，這些介電質之一是液體，而具有低介電常數的氣體將造成大的電容變化。盡管氣體適用于下面例子中的流體運輸，兩種具有不同介電常數的互不相溶的液體也能提供同樣的可調電容。一個或多個空腔被放置在電容電極之間，它(們)作為窄的流體通道。另一個或多個空腔被放置在電極之外的一定距離，用于儲存流體。輸運器件將用于運輸介電流體進出于兩個空腔之間來改變電容電極之間的介電常數。運輸介電流體的一個方式是適用微型電子機械系統(MEMS)器件。MEMS技術包括壓電泵和膜片。另外一個運輸介電流體的方式是通過懸浮在介電流體中的磁性或導電性的顆粒。通過外加磁場或電場來移動這些顆粒，介電流體會隨著顆粒移動。熱同樣能用于將介電流體從一個地方轉移到另外一個地方。移動介電流體所需的熱量遠遠小于相變所需的熱量，因此改變電容所需的能量大大降低。
一般來講，對大多數的應用，電極之間的距離必須很小以實現大的電容值。由于表面張力效應而引起的流阻，液體可能很難在非常小的截面之間流動。但是，電極之間距離的增加又會減小單位電極長度的電容器電容。因此，使用叉指式電容或較大截面面積的電極能夠實現大電容小面積。為了使介電質材料和電極能接近，而且還能夠封裝液體，一種方法是把一部分電極伸進流體槽里。所以當沒有液體時，空氣會存在于對立的電極之間和電極本身的兩個表面之間。這種設計的另外一個好處是電極安裝于的非流動介電質的介電常數要比氣體本身高。如果非流動介電質臨近電極而電極之間的距離很小時，電場將優先經過它們而不是氣體。所以本發明一個很重要的方面是這些電極伸入流體區而封裝介電質離電極空隙之間保持一定的距離(是電極之間距離的25％)，最好是此距離的50％或100％。利用這種安排，介電質會與電容的電場發生作用，而與電極之間是否有流體無關。將電極伸入流體通道，周圍介質材料所具有的比氣體材料高的介電常數的影響大大減小。電場進入介質材料的通路長度最好是與其介電常數和氣體的比成比例的。因此，假設介質材料的介電常數是4，那么通過固體介質的空隙長度最少應該是兩倍電極之間的距離，最好是三倍或四倍。
通過利用一個大一些的流體通道延伸到電極的空隙之外，相對于流體只能流動于電極之間的電容器來說，可以利用小一點的電極空隙。否則的話，一個需要10微米直徑的流體流體通道的系統同樣需要一個10微米的電極空隙。利用本發明推薦的結構，電極空隙可以是1微米，2微米或者其他數值來獲得可調系統所需的電容值，而電容的尺寸仍然很小。
電容的最高和最低值將是電極截面面積，空隙寬度和所用兩種流體的介電常數的函數。如果介電質之一是氣體，那么它的介電常數將接近于1，而所用液體的介電常數會介于3-100之間。因此，本發明所獲得的電容改變范圍將很容易大于3倍，甚至8倍，20倍，而且很有可能達到100倍。
利用現有的微電子制造技術，電極空隙可能低于亞微米范圍。當然，這將超出流體通道的能力范圍。因此，大一點的流體通道加上這個窄的電極空隙就有了優越性。而窄電極空隙是很容易利用電子工藝來實現的。
本發明的另外一個方面是汽液相變。電極被有效的冷卻，液體冷凝后在電極之間形成一個高的有效介電常數。當加熱此系統超過一定水平后，液體和(或)固體在升華后將重新進入氣態，伴隨者介電常數的變化。
本發明中的電容可以和其他大電容并用來彌補這些大電容的熱容系數。通過加入可自動調節電容值的電容來彌補大電容值的變化，可以實現不受溫度影響的電容和系統。
應當指出的是，盡管在此描述的相變主要集中于液態到氣態或氣態到液態的變化，其他的相變也能造成介電常數的改變。這些相變包括固態到液態和液態到固態，固態到氣態(升華)和氣態到固態。
附圖簡要說明

圖1是本發明中第一個電容的側面圖。
圖2是本發明中第二個含有可移動壁的電容的側面圖。
圖3是圖2中電容的側面圖，其中可移動壁擴張了位置。
圖4是本發明中第三個電容的側面圖。
圖5是本發明中第四個電容的側面圖。
圖6是一個相圖。
圖7是本發明中第五個電容的側面圖。
圖8是本發明中第六個電容的側面圖。
圖9是本發明中第七個電容的側面圖。
圖10是本發明中第八個電容的側面圖。
示意圖的詳細描述請參考以下示意圖的詳細描述來幫助理解本發明。
圖1是本發明中第一個電容10的側面圖。圖中說明了上電極12和下電極14。正如在薄膜電容器技術中所述，上電極12可以由叉狀的兩個電極構成。下電極14可以簡單的是一個流體介質的容納壁，或者是一個加熱器(如下所述)。流體18是介電流質，包含在電容電極12，壁或電極14和側壁15之間。一個多孔介質16是可選擇的，它將用于減小介質在液體時的運動，同時提供介質在氣體時擴張所需空間。
正如前面所述，在加熱的情況下，介質18汽化或沸騰以致于所有或部分液體變成氣體。這樣介質材料擁有一個小得多的介電常數，對應于電容值的降低。如果某種材料在氣態時需要大一些的空間，腔19將提供此用途。通道17用于連接電容10和腔19。為了能給介質加熱，可以把加熱器安裝于14(在12是叉狀電極時)，或放在側面15，或放在靠近電容10的地方。即使在電壓低于2.5伏時，可用的電壓范圍也很廣泛。
圖2和圖3進一步描述了本發明中的電容器20。電極12和14由一個柔性的側壁22連接并分開一定的距離(d)來形成空間24。當介質液體26被加熱沸騰時產生的氣壓使電容擴張(參看圖3)，增加了空間24的距離而由介電氣體26’來填充。電容擴張以后，電極12和14分開一個距離d’。這樣，兩相共存的介電流體所具有的低介電常數和電極板之間距離的增加(從d到d’)共同促成了總電容的減小。如果需要額外的空間來容納介電氣體，由通道17連接于電容10的分開的空腔19可用于此用途。如果需要或必須的話，在空腔19內可以安裝獨立的加熱器來改變介電流體的相態和控制流體流回電容器。另外，機械方法(譬如MEMS器件)可用來引起相變，比如移動電極位置來改變壓力。這樣，不但電極之間的移動造成了電容的減小，當電極相互移開一定距離后引起壓力減小同時造成了介電流體的氣態相變，因此介電常數和電容進一步降低。減小電極之間的距離會造成相反的影響。
在所有以上述及的與本發明有關的圖例中，介電材料可以是一種或多種物質組成。這些物質可以是兩相的流體組成(部分具有大的介電常數的液體，部分是具有較低介電常數的氣體)。這樣介電常數的變化盡管大，卻能連續變化。這與所有的介電材料在很短的時間內汽化而引起的階梯變化不同。另外，介電材料可以是多種流體的混合物，每種流體都有一個不同的沸點。這樣當介電質的溫度達到每一個沸點時，都會引起電容的一個減小。因此電容是溫度的多階梯函數。具有極少量或沒有離子存在的純液體會產生很小的漏電流而且不會與電極發生反應。任何有效的屏蔽層(比如氧化硅或鉑)可以用作電極襯里來避免一些主要電極材料(通常是銅，鋁，金或其他優良導體)和化學活性的或離子液體之間的反應。
由于當材料由液態變到氣態時，介電常數的變化很大，結合本發明的電容和已有的利用鐵電(或順電)介電質的可變電容會更有用途。相變電容用于粗調，而鐵電電容器用于細調。為了結合兩個電容于一體，可以把一層介電材料放置于叉狀電極12的旁邊，同時將相變材料放在多孔物質里。這樣可調電壓可以加在電極12上來調節鐵電材料，而加熱器可用于介電流體18的相態。另外，介電流體會受環境溫度的影響從而實現上述電容對溫度的自校正。
電容結構也可以影響材料相變。圖4顯示了由介電材料氣態42和液態44并存(串聯形式)的電容40。這可以描述成兩個電容串聯，一個電容介電質是具有低介電常數的氣體，另一個電容介電質是具有高介電常數的液體。因此總電容是C40＝1/(1/C42+1/C44)。當液體變成氣體時，會引起大而快的溫度和(或)壓力和電容的變化，伴隨著一個緩慢而小的變化。這是因為氣體42部分的小電容起主導作用。
圖5說明了由介電材料氣態52和液態54并存(并聯形式)的電容50。這可以描述成兩個電容并聯，一個電容介電質是具有低介電常數的氣體，另一個電容介電質是具有高介電常數的液體。因此總電容是C50＝C52+C54。當液體緩慢變成氣體時，介電常數連續變化。這是因為氣體液體54部分的大電容起主導作用。
作為例子，在下表中列出了與本發明有關的介電材料和它們的介電常數。
材料溫度介電常數辛烷24°F(4℃) 1.061辛烷68°F(20℃) 2.0苯酚118°F(48℃)9.9苯酚104°F(40℃)15.0苯酚50°F(10℃) 4.3酒石酸 68°F(20℃) 6.0酒石酸 14°F(-10℃)35.9水(液體)32°F(0℃) 88.0水(液體)68°F(20℃) 80.4水(液體)212°F(100℃) 55.3水(蒸氣)212°F(100℃) 1.00785
應該指出的是，本發明可用的材料是不受以上清單限制的。許多材料隨溫度變化發生介電變化(通常情況下，這是不利的)。除了介電常數的變化之外，根據它們的物理化學和其它性能，這些材料的任意組合都可以被利用于本發明。
介電材料另一個重要特點是它們在特定氣壓下發生相變的溫度。下表列出了水在特定氣壓下的沸點溫度。
沸點 壓力166°F(74℃) 127毫米汞柱184°F(84℃) 381毫米汞柱212°F(100℃)762毫米汞柱268°F(131℃)1524毫米汞柱323°F(162℃)2286毫米汞柱眾所周知，材料相變根據壓力和溫度而變化。圖6是一個相圖，描述了材料的相和壓力及溫度的關系。當溫度是主要的相變機制時，材料溫度變化伴隨著很少的壓力變化(如圖直線60所示)。當溫度接近沸點時，液態/氣態兩相的壓力隨著溫度增加而增加(如圖直線62所示)。這個兩相共存區是電容變化很大的區。一旦介電質變成氣態，它的溫度將隨著壓力增加而增加(如圖中直線64所表明的氣體定律所示)。當壓力是主要的相變機制時，純液體材料壓力變化伴隨著很小的溫度變化(熱膨脹除外)，如圖中直線66所示。當壓力接近兩相交點的沸點時，材料溫度隨著壓力減小而減小(如圖直線62所示)。兩相交界線仍然是電容變化很大的區。一旦介電質變成氣態，它的壓力能繼續降低而電容或溫度基本不變(如圖直線68所示)。顯然，壓力和溫度可以同時變化來影響相變。因此這些相變機制可以用來調節或控制電容，或使用電容器來探測溫度和(或)壓力的變化。
圖7顯示了第五種電容70。電容70包括第一電極72，第二電極74，和介于電極之間的空腔76。介電流體被運輸進出于空腔76因而增加或減小兩電極間的有效介電常數。導管78作為介電流體的通道，而71是一個可換向泵用于移動介電流體。如果需要的話，過載腔73可用于儲存介電流體。可選項的泵71和過載腔73可以結合起來作成一個可移動的膜片，它既可以減小導管78的壓力把介電流體吸出腔76，也可以增加導管78的壓力把介電流體推進腔76。本發明的另外一個模式是加熱器75作為運輸器件。當熱量施加于腔76的相反側時(在此圖中，腔76可以描述成毛細管)，會驅動介電流體在導管78中尋找較冷的溫度。移動介電流體進出腔76的另外一個辦法是利用磁場或電場和導磁或導電的介電流體或顆粒。本發明的另外一個可行的器件是將線圈纏繞在電容70和通道78的周圍。當給線圈加上一個電流時，會產生一個磁場。磁場的方向指向或背向腔76。改變電流的方向將改變磁場和流體流動的方向。電場，盡管不是很強，也可以用作同樣的用途，即通過靜電電勢來引起流體流動。電極72和74可以以平面叉狀電容的形式出現，這時腔76可以剛好在電極平面的上部或下部。腔的放置只因為它必須介于(或部分介于)兩電極之間的電場時才非常關鍵。泵71，膜片或其它類型的機械抽動裝置可以以MEMS器件的形式出現，也可以由眾所周知的機制來控制。此圖的重要方面是運輸節電流體進出電容的電場，因而極大的改變有效電場。實驗表明，當將一滴10兆歐姆的去離子水滴在一個簡單的平面電容的電極上時，電容值增加了九倍(參看下面的例子)。顯然，根據所用介電流體的不同，腔76的壁不可與介電質發生反應。當使用導電流體或流體中含有導電顆粒時，必須使用絕緣壁以避免電容短路。
圖8顯示了本發明的另外一種電容模式80。電極81和82安裝于并由介電質83來支撐。在介電質內部是一個流體腔84。兩個電極伸進寬為F的腔內H或I的距離，而形成一個空間距離G。電極之間的電場包括只在流體腔內84的部分85，延伸到介電質83和流體腔內84的部分86，甚至只存在于介電質83的部分(圖中未示出)。這種結構有許多好處，如上所述。其中一個好處是電容體積小，包括一個足夠容納流體流進和流出的腔84，而電極之間的空隙G可以很小來實現大的電容值。J和K應該至少是空隙G的25％，做好是50％或100％。也就是說距離H和I的和小于腔的長度F，這樣電極之間形成一段空隙G。F應該最少是G的兩倍。第二種可能是F至少是G的四倍，而J和K的和至少等于G。在這種結構中，在空腔之外的電介質與電容電場的相互作用較小，而與空隙之間的介電流體無關。一般來講，希望H和I在形式上一樣，J和K在形式上一樣。甚至在H或I等于零(與腔的邊緣等齊)，和(或)J或K等于零時，電容仍然工作。當然，請記住頂部，底部，和邊等用法只是為了便于說明，電容可以有任何放置方向。另外，兩個電極可以交錯和(或)交疊，在這種情況下，空隙G將由兩電極最小分開距離來決定。通過將電極伸進流體通道，周圍介電材料的相對于氣體材料的較大介電常數的影響被減小。較理想的情況是，電場經過所包含介電質的通路長度與其介電常數和氣體介電常數的比成比例。因此，如果包含的介電質的固體的介電常數是4(相對于大多數氣體的1)，那么經過固體介電質的空隙長度應該至少是電極距離的兩倍，最好是三到四倍。
在圖9所示的另一個簡圖中，電極81’和82’由一系列互相靠近的元素90組成。在圖10中，電極81’和82’的元素90形成叉狀。電極和交錯的方向不受限制，可以是任何角度或距離。
圖形，結構和材料不受以上描述的限制。除了一種液體和一種氣體之外，可以有多相存在。可以利用具有不同介電常數的互不溶液體，正如以上已討論許多的液/氣界面。類似地，可溶或可升華的固體甚至超臨界流體都可以用于本發明。超臨界流體在無任何相變得情況下完全可變，因此最理想。靠近液體區的超臨界流體特性更接近于液體(具有高介電常數)。當溫度增加或壓力減小時，超臨界流體變得更象氣體。因此介電常數能連續降低，而且速度更快。另外，可溶于液體的氣體或互溶性不同的材料都可以用于本發明。電容器的介電質可以由氣體溶解的液體構成當氣體被強迫進入或跑出液體時，電容發生變化。
實施例50納米的鉻沉積于單晶氧化鋁上以形成條狀電容。兩微米厚的銅和100納米厚的金隨后沉積于鉻之上。利用光刻技術，將這些金屬層刻蝕成兩個分開一定空隙的電極。測量這個系統的電容值得到單晶氧化鋁介于兩電極之間的介電常數大約是9-10。然后將純凈水放于兩電極之間，再測量電容值。這時的介電常數是80-90。清理吹干整個系統后，重復上述實驗若干次，每次的結果都相同。因此，預期的十倍的介電常數變化被證實。
權利要求
1.一種電容器包含第一電極；第二電極；介電材料；通過相變來改變介電材料介電材料的方式，這包括從液體到固體，從液體到氣體，從固體到氣體，或改變超臨界流體的特性。
2.權利要求1中所述的電容器，其特征是改變介電常數的方式是通過靠近介電材料的加熱器。
3.權利要求1中所述的電容器，其特征是改變介電常數的方式是通過介質，器件或元件周圍的環境溫度與介電材料的熱連接來實現的，改變溫度改變其介電常數。
4.權利要求3中所述的電容器，其特征是所述的改變溫度是環境溫度。
5.權利要求1中所述的電容器，其特征是改變介電常數的方式是通過介質，器件或元件周圍的環境壓力與介電材料的壓力連接來實現的，改變介質壓力改變介電質的介電常數。
6.權利要求5中所述的電容器，其特征是所述的改變壓力是氣體壓力。
7.一種電容器包含第一電極；第二電極，所述電極可以在兩個位置之間移動，這樣第一和第二電極之間的距離在最大和最小距離之間改變；介于兩電極之間的介電材料；移動第二電極的方式，因而產生介電材料的相變或改變超臨界流體元件的物理特性來改變所述電容器的電容。
8.權利要求7中所述的電容器，其特征是所述的移動第二電極的方式是通過介電材料的膨脹。
9.權利要求7中所述的電容器，其特征是所述的移動第二電極的方式是通過機械方式來造成介電材料的物理變化。
10.一種電容器包含第一電極；第二電極；至少兩種流體介電質。
11.權利要求10中所述的電容器，其特征是所述的至少兩種流體介電質由同一種材料組成，其中至少有一個是氣體，至少有一個是液體，兩種流體的體積由電容器的工作范圍來決定。
12.權利要求10中所述的電容器，其特征是所述的兩種流體介電質是互不溶液體。
13.權利要求10中所述的電容器，其特征是所述的兩種流體介電質至少有一種是膠體或懸浮物。
14.權利要求10中所述的電容器進一步包含運輸兩種流體介電質中至少一種流體的方式。
15.權利要求14中所述的電容器運輸至少一種流體的方式包含一個泵。
16.權利要求15中所述的電容器進一步包含一個靠近第一和第二電極的腔和一個儲存腔，權利要求15中所述的泵用于從靠近第一和第二電極的腔到儲存腔運輸至少一種介電流體，和從儲存腔到靠近第一和第二電極的腔運輸至少一種介電流體。
17.權利要求15中所述的電容器，其特征是所述的泵包含一個MEMS器件。
18.權利要求14中所述的電容器，其特征是所述的運輸至少一種流體介電質的方式包含一個可移動的膜片。
19.權利要求18中所述的電容器，其特征是所述的膜片包含一個MEMS器件。
20.權利要求14中所述的電容器，其特征是所述的運輸至少一種流體介電質的方式包含一個熱源。
21.權利要求14中所述的電容器，其特征是所述的運輸至少一種流體介電質的方式包含一個磁場。
22.權利要求14中所述的電容器，其特征是所述的運輸至少一種流體介電質的方式包含一個電場。
23.權利要求10中所述的電容器，其特征是所述的兩種流體介電質至少有一種的介電常數較大，一種的介電常數較小。
24.權利要求23中所述的電容器，其特征是所述的至少兩種流體介電質中至少有一種是超臨界流體。
25.一種電容器包含一個有首端和末端的腔及其介于兩端之間的長度；第一電極從所述的腔的首端伸入第一段距離；第二電極從所述的腔的末端伸入第二段距離；至少有一種流體介質存在于所述的腔內，而所述的第一段距離和第二段距離至少有一個大于零。
26.權利要求25中所述的電容器，其特征是所述的腔有一個頂端和一個底端，所述的電極分別伸進頂端和底端一個第三和第四距離。
27.權利要求25中所述的電容器進一步包含環繞所述腔的介電材料，而介于所述兩電極之間的電場延伸到所述的流體介電質和所述的環繞所述腔的介電材料。
28.權利要求25中所述的電容器，其特征是所述的第一和第二電極分別包括一系列元素。
29.權利要求28中所述的電容器，其特征是所述的第一和第二距離的和大于腔的長度，這樣所述的第一電極的所述元素與所述的第二電極的所述元素交疊。
30.權利要求25中所述的電容器，其特征是所述的至少一種流體介電質包含兩種流體介電質。
31.權利要求26中所述的電容器，其特征是所述的兩電極之間形成一個間隙，而所述的腔的長度至少是此間隙長度的兩倍。
32.權利要求31中所述的電容器，其特征是所述的第三和第四距離的和至少是間隙長度的一半。
33.權利要求26中所述的電容器，其特征是所述的兩電極之間形成一個間隙，而所述的腔的長度至少是此間隙長度的四倍。
34.權利要求31中所述的電容器，其特征是所述的第三和第四距離的和至少與間隙長度等長。
35.權利要求25中所述的電容器，其特征是所述的第一和第二電極其中一個是零。
全文摘要
揭示了一種具有被運輸或經受相變的流體介電質材料的電容器(10、20、40、50、70、80)。介電質介質變化導致電極(12、14、72、74、81、82)之間材料的總介電常數的變化，從而改變電容器的電容。運輸或相變介電質流體成為電容器的電場，改變電容器的有效介電常數和電容。
文檔編號H01G4/04GK1572007SQ02820642
公開日2005年1月26日 申請日期2002年10月18日 優先權日2001年10月19日
發明者A·T·胡恩特, M·G·埃倫 申請人:微涂技術股份有限公司