وبلاگ

: سوئیچ های الکترومغناطیسی

یکی از اجزای اصلی مدارات الکترونیکی مدرن، امپدانس متغیر می باشد. ساده ترین امپدانس متغیر، یک سوئیچ مکانیکی است که امپدانس آن به وسیله یک کنتاکت از اتصال کوتاه به مدار باز تغییر می کند که این عمل مسیر عبور جریان را قطع می نماید. تحقیقات بسیار وسیع و روبه رشدی که در زمینه میکروالکترونیک انجام می گردد بر پایه ترکیب دو حوزه مکانیکی و الکتریکی می باشد. به این جهت به عنوان سیستم های میکرو الکترومکانیکی نام گرفته است. سوئیچ های الکتریکی به عنوان وسیله ای که می توانند مدار مسیر جریان را باز و بسته کنند، در مدارهای الکترونیکی نقش بسیار مهمی دارند.

اوایل بسیاری از سوئیچ ها قطعات کنتاکت مکانیکی حجمی بودند. با توسعه قطعات حالت جامد مدرن، ترانزیستورها و دیودها به گروه سوئیچ ها ملحق شدند. هرچند تمام این قطعات معایب خودشان را دارند نظیر توان مصرفی زیاد، متخصصین بر آن شدند که به دنبال راه حلی برای رفع این نقاط ضعف باشند.
محققین همواره در پی تحقیق امکان استفاده از قطعات میکروماشینی به عنوان سوئیچ های الکتریکی هستند. سودیچ های میکروماشینی سوئیچ های کوچک شده مکانیکی هستند که توسط پروسه های متداول ساخت مدارهای مجتمع مدرن ساخته می شوند.
در سال های اخیر سوئیچ های میکروماشینی به دلیل مزایای بسیار زیاد، توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. سوئیچ های الکتریکی، برحسب خصوصیات کاربردشان، یک سری نیازمندی هایی دارند. برای مثال در الکترونیک قدرت یک سوئیچ باید قادر به انتقال توان بالایی باشد. در مورد سوئیچ هایی که برای کاربردهای فرکانس های رادیویی استفاده می شوند، محدوده فرکانس کاری سوئیچ بسیار مهم می باشد. سوئیچ های فرکانس رادیویی براساس میزان تلفات و ایزولاسیون توصیف می شوند.
در مقایسه با سوئیچ های معمولی، سوئیچ های میکروماشینی نوظهور قادر به پوشش طیف وسیعی از توان و فرکانس می باشند. نیروی لازم برای حرکت کنتاکت های مکانیکی می تواند از نیروی الکترواستاتیکی یا مغناطیسی و یا پیزوالکتریک به دست آید. تا سال 2001 تنها سوئیچ های میکروماشینی ساخته شده از نوع الکترواستاتیکی بودند که قابلیت کارایی بسیار بالایی داشتند. (با سیکل کارایی بیشتر از میلیون بار یا در برخی موارد بیلیون بار). سوئیچ های میکروماشینی فرکانس بالا به دو صورت سری و شانت وجود دارند. شکل زیر این دو نوع میکروسوئیپ را نشان می دهد.
یک میکروسوئیچ سری یا مانع عبور جریان در طول هادی سیگنال می شوند و یا با ایجاد کنتاکت مستقیم فلز با فلز میکروسوئیچ با هادی خط انتقال باعث تداوم سیگنال هادی جریان می گردد. میکروسوئیچ شانت هم یا سیگنال هادی جریان را به هادی زمین کوپل می کند و باعث ایجاد اتصال کوتاه می شود و یا بدون هیچ تاثیری، به سیگنال هادی جریان اجازه عبور می دهد. میکروسوئیچ های سری بیشتری برای کاربردهای فرکانس پایین از (0-30GHz) و میکروسوئیچ های شانت برای کاربردهای فرکانس بالا از (15 – 100GHz) مناسب هستند.
برخی از مهمترین پارامترهای سوئیچ های فرکانس بالا در این قسمت بحث می شود. این پارامترها برای مقایسه کارایی انواع مختلف سوئیچ های فرکانس رادیویی و همچنین برای انتخاب سوئیچ های فرکانس بالا برای یک کاربرد خاص مورد استفاده قرار می گیرند.