Brevet FR2918788A1 — publié le 20090116

CONDENSATEUR A PLAQUES PARALLELES La présente invention porte sur des condensateurs. La présente invention porte plus particulièrement sur des condensateurs à plaques parallèles. De façon classique, les condensateurs à plaques parallèles sont construits à l'aide de deux plaques conductrices avec un diélectrique entre les plaques. La capacité du condensateur à plaques parallèles peut être calculée à l'aide de l'équation standard (1) . C = e ekA r où C est la capacité du condensateur à plaques parallèles, eo est la constante diélectrique du vide (8,85 x 10-22), ek est la constante diélectrique de la matière entre les plaques parallèles, A est l'aire d'interface de la plaque parallèle et r est la distance entre les plaques parallèles. L'équation (1) a montré que la capacité d'un condensateur à plaques parallèles est proportionnelle à l'aire d'interface de la plaque parallèle. Par exemple, si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir une vue en coupe d'une structure de condensateur parallèle classique. Le condensateur parallèle classique 100 comprend une plaque conductrice supérieure 102, une plaque conductrice inférieure 104 et une couche de diélectrique 106 entre les plaques 102 et 104. La largeur de la plaque conductrice supérieure 102 est de 18 unités. La profondeur de la plaque conductrice supérieure 102 est de 2 unités. Par conséquent, A est égal à 18 x 2 = 36 unités2, ce qui conduit à une capacité 108 proportionnelle à A. (1) Avec la structure du condensateur parallèle 100 mentionnée ci-dessus, on devrait augmenter l'aire des plaques parallèles pour augmenter la capacité totale du condensateur parallèle, en supposant que ek et r restent identiques. Par conséquent, il existe un compromis entre la capacité et la taille du condensateur, introduisant un goulot d'étranglement lorsque l'on veut augmenter la capacité tout en conservant identique la taille du condensateur à plaques parallèles. Pour les raisons précédentes, il existe un besoin pour un nouveau condensateur à plaques parallèles ayant une nouvelle structure pour augmenter la capacité tout en conservant le volume global du condensateur. La présente invention concerne les condensateurs à plaques parallèles, par le fait qu'elle satisfait le besoin d'augmenter la capacité d'un condensateur à plaques parallèles par rapport à un condensateur à plaques parallèles classique de même taille. Le condensateur parallèle comprend une première structure conductrice, une seconde structure conductrice et une couche de diélectrique. Les structures conductrices sont des doigts individuels configurés pour que chaque doigt individuel introduise une capacité avec le doigt à côté de lui et avec le doigt au-dessous de lui. Conformément avec ce qui précède et d'autres aspects de la présente invention, le mode de réalisation de la présente invention est un condensateur à plaques parallèles comprenant la première structure conductrice ayant un premier doigt supérieur situé sur un plan supérieur et un premier doigt inférieur situé sur un plan inférieur, le premier doigt supérieur étant connecté électriquement au premier doigt inférieur ; la seconde structure conductrice ayant un second doigt supérieur et un second doigt inférieur, le second doigt supérieur étant situé sur le plan supérieur de telle sorte que le second doigt supérieur est à côté du premier doigt supérieur pour former une première interface et sur la partie supérieure du premier doigt inférieur pour former une seconde interface, le second doigt inférieur étant situé sur le plan inférieur de telle sorte que le second doigt inférieur est à côté du premier doigt inférieur pour former une troisième interface et au-dessous du premier doigt supérieur pour former une quatrième interface, le second doigt supérieur étant connecté électriquement au second doigt inférieur. La couche de diélectrique est située dans la première interface, la seconde interface, la troisième interface et la quatrième interface. La présente invention a donc pour objet un condensateur à plaques parallèles, caractérisé par le fait qu'il comprend : un premier matériau conducteur ayant un premier doigt supérieur situé sur un plan supérieur et un premier doigt inférieur situé sur un plan inférieur, le premier doigt supérieur étant connecté électriquement au premier doigt inférieur un second matériau conducteur ayant un second doigt supérieur et un second doigt inférieur, le second doigt supérieur étant situé sur le plan supérieur de telle sorte que le second doigt supérieur est à côté du premier doigt supérieur pour former une première interface et est sur la partie supérieure du premier doigt inférieur pour former une seconde interface, le second doigt inférieur étant situé sur le plan inférieur de telle sorte que le second doigt inférieur est à côté du premier doigt inférieur pour former une troisième interface et est au-dessous du premier doigt supérieur pour former une quatrième interface, le second doigt supérieur étant connecté électriquement au second doigt inférieur ; et un diélectrique situé dans la première interface, la seconde interface, la troisième interface et la quatrième interface. Le premier doigt supérieur, le second doigt supérieur, le premier doigt inférieur et le second doigt inférieur peuvent être des lignes métalliques. La première interface, la seconde interface, la troisième interface et la quatrième interface peuvent introduire respectivement une première capacité, une seconde capacité, une troisième capacité et une quatrième capacité, lorsque le premier matériau conducteur et le second matériau conducteur sont polarisés électriquement. La première capacité, la seconde capacité, la troisième capacité et la quatrième capacité peuvent s'additionner en une capacité totale du condensateur à plaques parallèles. Le premier matériau conducteur peut comprendre en outre un troisième doigt supérieur situé sur le plan supérieur de telle sorte que le troisième doigt supérieur est à côté du second doigt supérieur sur le côté opposé du premier doigt supérieur, formant de cette manière une cinquième interface, et le troisième doigt supérieur étant connecté électriquement au premier doigt inférieur. La cinquième interface peut introduire une cinquième capacité au condensateur. Le second matériau conducteur peut comprendre en outre un troisième doigt inférieur situé sur le plan inférieur de telle sorte que le troisième doigt inférieur est au-dessous du troisième doigt supérieur pour former une sixième interface, et le troisième doigt inférieur étant connecté électriquement au second doigt supérieur. La sixième interface peut introduire une sixième capacité au condensateur à plaques parallèles. La présente invention a également pour objet un condensateur à plaques parallèles, caractérisé par le fait qu'il comprend : - deux premières électrodes colonnes connectées électriquement l'une à l'autre et situées respectivement au coin droit d'un premier plan et au coin gauche d'un second plan ; - deux secondes électrodes colonnes connectées électriquement l'une à l'autre et situées respectivement au coin gauche du premier plan et au coin droit du second plan ; et - une couche de diélectrique située entre les premières électrodes et les secondes électrodes, les premières électrodes colonnes et les secondes électrodes colonnes formant entre elles des capacités. La première électrode colonne peut être à un premier potentiel électrique et les secondes électrodes colonnes peuvent être à un second potentiel électrique différent du premier potentiel électrique. Le premier plan peut être sur la partie 25 supérieure du second plan. Le condensateur parallèle peut comprendre en outre : une troisième électrode colonne située à un coin droit d'un troisième plan, de telle sorte que le troisième 30 plan est au-dessous du second plan ; et une quatrième électrode colonne située à un coin gauche du troisième plan. 30 La troisième électrode colonne peut avoir un premier potentiel électrique et la quatrième électrode colonne peut avoir un second potentiel électrique. La couche de diélectrique peut être située entre les troisième et quatrième électrodes colonnes, les seconde et troisième électrodes et les première et quatrième électrodes. Il doit être entendu qu'à la fois la description générale précédente et la description détaillée suivante sont à titre d'exemples et sont destinées à fournir des explications supplémentaires de l'invention telle que revendiquée. Les dessins annexés sont inclus pour permettre une compréhension supplémentaire de l'invention et sont incorporés dans et font partie de cette demande. Les dessins illustrent des modes de réalisation de l'invention et, conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. Sur les dessins : - la Figure 1 est une vue en coupe d'un condensateur à plaques parallèles classique ; la Figure 2 est une vue en coupe d'un condensateur à plaques parallèles selon un mode de réalisation préféré 25 de cette invention ; et la Figure 3 est une vue de dessus d'un condensateur à plaques parallèles selon un mode de réalisation préféré de cette invention. On se réfère maintenant en détail aux présents modes de réalisation préférés de l'invention, dont des exemples sont illustrés sur les dessins annexés. A chaque fois que cela est possible, les mêmes chiffres de référence sont utilisés dans les dessins et la description pour désigner des parties identiques ou similaires. Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut y voir une vue en coupe d'un condensateur à plaques parallèles selon un mode de réalisation de la présente invention. Le condensateur à plaques parallèles 200 comprend une première structure conductrice 202, une seconde structure conductrice 204 et une couche de diélectrique 206. La première structure conductrice se compose d'un premier doigt supérieur 208 et d'un premier doigt inférieur 210. Le premier doigt supérieur 208 est situé sur un plan supérieur 212 et le premier doigt inférieur 210 est situé sur un plan inférieur 214. Le premier doigt supérieur 208 est connecté électriquement au premier doigt inférieur 210. La connexion peut se faire par l'intermédiaire d'une bande conductrice 260, qui sera décrite par la suite. La seconde structure conductrice 204 se compose d'un second doigt supérieur 218 et d'un second doigt inférieur 220 connectés électriquement ensemble. Le second doigt supérieur 218 est situé sur le plan supérieur 212 de telle sorte que le second doigt supérieur 218 est à côté du premier doigt supérieur 208, la surface latérale 222 du premier doigt supérieur 208 et la surface latérale 224 du second doigt supérieur 218 formant une première interface 226. En outre, le second doigt supérieur 218 est également situé sur la partie supérieure du premier doigt inférieur 210, la surface inférieure 228 du second doigt supérieur 218 et la surface supérieure 230 du premier doigt inférieur 210 formant une seconde interface 232. De façon analogue, le second doigt inférieur 220 est situé sur le plan inférieur 214, à côté du premier doigt inférieur 210 et au-dessous du premier doigt supérieur 208. Par conséquent, le second doigt inférieur 220 forme une troisième interface 234 et une quatrième interface 236 avec le premier doigt supérieur 208 et le premier doigt inférieur 210. La couche de diélectrique 206 est située entre toutes les interfaces. Chaque interface 226, 232, 234 et 236 introduit respectivement une première capacité 238, une seconde capacité 240, une troisième capacité 242 et une quatrième capacité 244. Par conséquent, la capacité totale introduite par le condensateur avec les interfaces 226, 232, 234 et 236 est la somme des capacités 238, 240, 242 et 244. Par exemple, si chaque interface introduit 4 unités de capacité, alors, lorsqu'une différence de tension est appliquée entre la première structure conductrice 202 et la seconde structure conductrice 204, la capacité totale introduite par les quatre interfaces 226, 232, 234 et 236 est de 16 unités. La structure de condensateur parallèle peut être étendue comme illustrée par la Figure 2. Un troisième doigt supérieur 246 et un troisième doigt inférieur 248 peuvent être inclus respectivement dans la première structure conductrice 202 et la seconde structure conductrice 204 pour introduire des capacités supplémentaires 250, 252 et 254. Le troisième doigt supérieur 246 est situé sur l'autre côté du second doigt supérieur 218 à l'opposé du premier doigt supérieur 208. Le troisième doigt inférieur 248 est situé au-dessous du troisième doigt supérieur 246. De façon analogue, le condensateur parallèle 200 peut être encore étendu selon la même disposition, où tous les doigts de la première structure conductrice 202 sont connectés électriquement les uns aux autres. Tous les doigts de la seconde structure conductrice 204 sont connectés électriquement les uns aux autres. Le fait suivant lequel les deux condensateurs à plaques parallèles ayant la même dimension, à savoir le condensateur 100 et le condensateur 200, le condensateur 200 introduit plus de capacité que le condensateur 100 va maintenant être illustré. On suppose que le premier doigt supérieur 208 a une dimension de 2x2 (largeur = 2 unités, profondeur = 2 unités) et que chaque doigt dans le condensateur 200 a la même dimension. Par conséquent, la première capacité 238 est proportionnelle à 4 unités2 et toutes les autres capacités (capacités 240, 242, 244, etc.) ont des valeurs de 4 unités2. Ainsi, sur la Figure 2, en supposant que les distances entre les doigts sont également de 2 unités, un total de 13x4 unités2 de capacité est introduite dans un condensateur à plaques parallèles 200 de 18 unités en largeur et de 2 unités en profondeur. La somme des 13 capacités est égale à 52 unités2 de capacité totale. Si l'on compare ce résultat avec les 36 unités2 de capacité dans le condensateur à plaques parallèles 100 représenté sur la Figure 1, la capacité dans le condensateur 200 est pratiquement de 1,5 fois la capacité du condensateur 100, une augmentation de pratiquement 50 %. Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut y voir une vue de dessus de la première structure conductrice 202 selon un mode de réalisation de la présente invention. Le premier doigt supérieur 208, le troisième doigt supérieur 246 et les doigts supérieurs 256 configurés de façon analogue sont situés sur le plan supérieur 212. Le premier doigt inférieur 210 et les doigts inférieurs 258 configurés de façon analogue sont situés sur le plan inférieur 214. Les doits de la première structure conductrice sur le plan supérieur 212 sont connectés électriquement par l'intermédiaire d'une bande conductrice 260 comme précédemment mentionné. Les doigts de la première structure conductrice sur le plan inférieur 214 sont connectés électriquement par l'intermédiaire d'une bande conductrice 260. A partir de la vue de dessus du condensateur parallèle de la Figure 3, on peut noter que les doigts sur le plan supérieur 212 peuvent être connectés électriquement aux doigts sur le plan inférieur 214 par l'intermédiaire d'une interconnexion courte 262 sur les deux extrémités de la première structure conductrice 202. A partir du mode de réalisation de la présente invention décrit ci-dessus, davantage de capacité est introduite à l'intérieur du même volume de matériaux que pour des condensateurs à plaques parallèles classiques. Non seulement la capacité est augmentée, mais encore moins de matériau conducteur est requis étant donné que les doigts introduisent une capacité avec les doigts sur différents plans et les doigts adjacents, tandis que les condensateurs à plaques parallèles classiques introduisent seulement une capacité entre les plans. Davantage de diélectrique est ainsi utilisé. Par conséquent, le condensateur à plaques parallèles divulgué sera de poids plus léger. D'autre part, si la capacité n'a pas besoin d'être augmentée, le volume du condensateur peut être réduit à l'aide de la structure divulguée pour obtenir la même capacité qu'un condensateur à plaques parallèles classique. Le condensateur divulgué peut également être étendu dans de multiples plans à l'aide de la même géométrie structurale. A partir du mode de réalisation ci-dessus, un motif structural peut être observé. Le motif structural consiste en deux premières électrodes colonnes situées à des coins opposés et dans des plans différents, et deux secondes électrodes colonnes situées sur les coins restants des différents plans. Par exemple, si les premières électrodes sont situées au coin droit d'un premier plan et au coin gauche d'un second plan, alors les secondes électrodes sont situées au coin gauche d'un premier plan et au coin droit du second plan. Une couche de diélectrique est située entre les électrodes formant les capacités. Conformément au motif structural mentionné ci-dessus, un troisième plan peut être ajouté au-dessous du second plan pour étendre le condensateur. Sur le troisième plan, une troisième électrode colonne et une quatrième électrode colonne sont situées sur celui-ci pour former des capacités supplémentaires l'une avec l'autre et avec les électrodes dans le second plan. Il apparaîtra à l'homme du métier que diverses modifications et variations peuvent être apportées à la structure de la présente invention sans s'écarter de la portée ou de l'esprit de l'invention. Au vu de ce qui précède, il est entendu que la présente invention couvre des modifications et des variations de cette invention à condition qu'elles se situent à l'intérieur de la portée des revendications suivantes et de leurs équivalents. REVENDICATIONS 1 - Condensateur à plaques parallèles, caractérisé par le fait qu'il comprend : un premier matériau conducteur (202) ayant un premier doigt supérieur (208) situé sur un plan supérieur (212) et un premier doigt inférieur (210) situé sur un plan inférieur (214), le premier doigt supérieur (208) étant connecté électriquement au premier doigt inférieur (210) ; un second matériau conducteur (204) ayant un second doigt supérieur (218) et un second doigt inférieur (220), le second doigt supérieur (218) étant situé sur le plan supérieur (212) de telle sorte que le second doigt supérieur (218) est à côté du premier doigt supérieur (208) pour former une première interface (226) et est sur la partie supérieure du premier doigt inférieur (210) pour former une seconde interface (232), le second doigt inférieur (220) étant situé sur le plan inférieur (214) de telle sorte que le second doigt inférieur (220) est à côté du premier doigt inférieur (210) pour former une troisième interface (234) et est au-dessous du premier doigt supérieur (208) pour former une quatrième interface (236), le second doigt supérieur (218) étant connecté électriquement au second doigt inférieur (220) ; et un diélectrique (206) situé dans la première interface (226), la seconde interface (232), la troisième interface (234) et la quatrième interface (236). 2 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier doigt supérieur (208), le second doigt supérieur (218), lepremier doigt inférieur (210) et le second doigt inférieur (220) sont des lignes métalliques. 3 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première interface (226), la seconde interface (232), la troisième interface (234) et la quatrième interface (236) introduisent respectivement une première capacité (238), une seconde capacité (240), une troisième capacité (242) et une quatrième capacité (244), lorsque le premier matériau conducteur (202) et le second matériau conducteur (204) sont polarisés électriquement. 4 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la première capacité (238), la seconde capacité (240), la troisième capacité (242) et la quatrième capacité (244) s'additionnent en une capacité totale du condensateur à plaques parallèles (200). 5 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier matériau conducteur (202) comprend en outre un troisième doigt supérieur (246) situé sur le plan supérieur (212) de telle sorte que le troisième doigt supérieur (246) est à côté du second doigt supérieur (218) sur le côté opposé du premier doigt supérieur (208), formant de cette manière une cinquième interface, et le troisième doigt supérieur (246) étant connecté électriquement au premier doigt inférieur (208). 6 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la cinquième 30 interface introduit une cinquième capacité au condensateur (200). 7 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le secondmatériau conducteur (204) comprend en outre un troisième doigt inférieur (248) situé sur le plan inférieur (214) de telle sorte que le troisième doigt inférieur (248) est au-dessous du troisième doigt supérieur (246) pour former une sixième interface, et le troisième doigt inférieur (248) étant connecté électriquement au second doigt supérieur (218). 8 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la sixième interface introduit une sixième capacité au condensateur à plaques parallèles (200). 9 - Condensateur à plaques parallèles, caractérisé par le fait qu'il comprend : deux premières électrodes colonnes connectées électriquement l'une à l'autre et situées respectivement au coin droit d'un premier plan et au coin gauche d'un second plan ; deux secondes électrodes colonnes connectées électriquement l'une à l'autre et situées respectivement au coin gauche du premier plan et au coin droit du second plan ; et une couche de diélectrique située entre les premières électrodes et les secondes électrodes, les premières électrodes colonnes et les secondes électrodes colonnes formant entre elles des capacités. 10 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la première électrode colonne est à un premier potentiel électrique et les secondes électrodes colonnes sont à un second potentiel électrique différent du premier potentiel électrique. 11 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le premier plan est sur la partie supérieure du second plan. 12 - Condensateur à plaques parallèles selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le condensateur parallèle comprend en outre : une troisième électrode colonne située à un coin droit 5 d'un troisième plan, de telle sorte que le troisième plan est au-dessous du second plan ; et une quatrième électrode colonne située à un coin gauche du troisième plan. 13 - Condensateur à plaques parallèles selon la 10 revendication 12, caractérisé par le fait que la troisième électrode colonne a un premier potentiel électrique et la quatrième électrode colonne a un second potentiel électrique. 14 - Condensateurs à plaques parallèles selon la 15 revendication 12, caractérisés par le fait que la couche de diélectrique est située entre les troisième et quatrième électrodes colonnes, les seconde et troisième électrodes et les première et quatrième électrodes.