(57)【要約】【課題】ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることを可能にする。【解決手段】発光素子２ａを含み光を出射する発光回路２と、発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子５１，・・・，５ｎが複数個直列に接続された直列回路を有する受光回路５と、受光回路によって発生された電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造部１０と、を備えている。【選択図】　図１
2004103559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を含み光を出射する発光回路と、
前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する受光回路と、
前記受光回路によって発生された電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造部と、を備えたことを特徴とするＭＥＭＳ装置。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳ構造部は、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
前記ＭＥＭＳ構造部は、直列に接続された複数のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
前記ＭＥＭＳ構造部は、前記ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチとインピーダンス整合された配線を備えていることを特徴とする請求項２または３記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項５】
前記ＭＥＭＳ構造部は、直列に接続された第１乃至第２のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと、一端が前記第１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと第２のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの接続点に接続され、他端が接地電源に接続された第３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチとを備えていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳ構造部は、並列に接続された複数のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳ構造部は、Ｃ接点のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項８】
前記ＭＥＭＳ装置はパッケージ化され、前記発光素子と前記受光回路とはシリコン光チューブによって光結合されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項９】
前記発光回路が光の出射を停止することにより、前記受光回路の前記直列回路の両端に生じる電圧を放電させる放電回路を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項１０】
前記放電回路は、ドレインが第１の抵抗を介して前記受光回路の高電位側の端子に接続され、ゲートが第２の抵抗を介して前記受光回路の高電位側の端子に接続され、ソースが前記受光回路の低電位側の端子に接続される接合型電界効果トランジスタを備えたことを特徴とする請求項９記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項１１】
第１発光素子を含み光を出射する第１発光回路と、
第２発光素子を含み光を出射する第２発光回路と、
前記第１発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する第１受光回路と、
前記第２発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する第２受光回路と、
前記第２発光回路が光の発射を停止することにより、前記第２受光回路の前記直列回路の両端に生じる電圧を放電させる放電回路と、
前記第１受光回路の高電位側の端子に接続される第１静電電極と、第２静電電極とを有するＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを含むＭＥＭＳ構造部と、
前記第１静電電極と前記第２静電電極との間に設けられた抵抗要素と、
ドレインが前記第２静電電極に接続され、ソースが前記第１受光回路の低電位側の端子に接続され、ゲートが前記放電回路を介して前記第２受光回路の高電位側の端子に接続されるＭＯＳスイッチと、
を備えたことを特徴とするＭＥＭＳ装置。
【請求項１２】
第１発光素子を含み光を出射する発光回路と、
前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された第１直列回路を有する第１受光回路と、
前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された第２直列回路を有し、この第２直列回路の高電位側端子が前記第１受光回路の低電位側端子と接続される第２受光回路と、
前記第１受光回路と並列に接続される抵抗要素と、
ドレインが前記第２直列回路の高電位側の端子に接続され、ソースが前記第２直列回路の低電位側の端子に接続され、ゲートが前記第１直列回路の高電位側端子に接続される接合型電界効果トランジスタと、
前記第２受光回路によって発生された電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造部と、
備えたことを特徴とするＭＥＭＳ装置。
【請求項１３】
前記受光回路と、前記ＭＥＭＳ構造部は同一の半導体チップ上に形成され、前記発光回路と、前記受光回路は光結合部によって光結合していることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項１４】
前記発光回路と、前記受光回路と、前記ＭＥＭＳ構造部は同一の半導体チップ上に形成され、前記発光回路と、前記受光回路は光ガイドによって光結合していることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ（微小電気機械システム））は、幾つかの分野では広く実用化されている。このＭＥＭＳをＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）スイッチに適用すれば、伝送損失を低減できるとともにオフ状態での絶縁性を高めることができるという良好な性能を得ることが可能となる。
【０００３】
静電駆動型のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの模式的構成を図１２に示す。図１２に示すように、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１は、２つの静電電極１１ａ、１１ｂの間に可動接触子１１ｃと、接点１１ｄ、１１ｅとが設けられた構成となっている。接点１１ｄは入力端子１３に接続され、接点１１ｅは出力端子１４に接続されている。そして、静電電極１１ａ、１１ｂのうちの一方には高電位が印加され、他方には低電位が印加される。
【０００４】
このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一具体的な構成を図１３に示す。図１３（ａ）は、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの平面図を示し、図１３（ｂ）は、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがオープン状態の場合の、図１３（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ’で切断したときの断面を示し、図１３（ｃ）は、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがオープン状態の場合の、図１３（ａ）に示す切断線Ｂ−Ｂ’で切断したときの断面を示し、図１３（ｄ）は、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがクローズ状態の場合の、図１３（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ’で切断したときの断面を示し、図１３（ｅ）は、このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがクローズ状態の場合の、図１３（ａ）に示す切断線Ｂ−Ｂ’で切断したときの断面を示す。
【０００５】
図１３に示すように、静電電極１１ｂは基板３０上に固定され、静電電極１１ａは、基板３０上に支点２０ａが取り付けられた片持ち梁２０に固定されている。また、可動接触子１１ｃは、片持ち梁２０の支点２０ａと反対側の端部に設けられ、接点１１ｄ、１１ｅは基板３０上に設けられている。静電電極１１ａ、１１ｂに電圧が印加されない状態では、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように片持ち梁２０は撓まず、可動接触子１１ｃは接点１１ｄ、１１ｅに接触しない。このため、スイッチ１１はオープン状態となっている。これに対して、静電電極１１ａ、１１ｂに電圧が印可されると、図１３（ｄ）、（ｅ）に示すように、静電気力により片持ち梁２０が撓み、可動接触子１１ｃが接点１１ｄ、１１ｅと接触し、スイッチ１１がクローズ状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような静電駆動型のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチは、伝送損失が少なくかつオフ状態（オープン状態）のときの絶縁性が高いため、携帯無線機器に使用することが検討されている。しかし、静電駆動型のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチは、一般に可動接触子と接点との接着を防止して信頼性を確保するためには、可動接触子のバネ定数を大きくする必要があり、このため、数十Ｖから数百Ｖの駆動電圧が必要である。一方、携帯無線機器のバッテリーは数Ｖであるため、静電駆動型のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを携帯無線機器に使用しようとした場合、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ駆動用の電圧を得るには、バッテリーを昇圧するか、静電駆動型のＲＦ−ＭＥＭＳの駆動電圧をできるだけ低くすることが必要になる。しかし、低い駆動電圧では信頼性が確保できないという問題があった。
【０００７】
また、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの駆動電圧を昇圧するためのパワーＩＣ回路をＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと一体集積化して形成することが考えられるが、この場合、その昇圧するパワーＩＣ回路から発生するノイズがＲＦ−ＭＥＭＳスイッチに悪影響を与えるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることのできるＭＥＭＳ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によるＭＥＭＳ装置は、発光素子を含み光を出射する発光回路と、前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する受光回路と、前記受光回路によって発生された電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によるＭＥＭＳ装置は、第１発光素子を含み光を出射する第１発光回路と、第２発光素子を含み光を出射する第２発光回路と、前記第１発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する第１受光回路と、前記第２発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された直列回路を有する第２受光回路と、前記第２発光回路が光の発射を停止することにより、前記第２受光回路の前記直列回路の両端に生じる電圧を放電させる放電回路と、前記第１受光回路の高電位側の端子に接続される第１静電電極と、第２静電電極とを有するＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを含むＭＥＭＳ構造部と、前記第１静電電極と前記第２静電電極との間に設けられた抵抗要素と、ドレインが前記第２静電電極に接続され、ソースが前記第１受光回路の低電位側の端子に接続され、ゲートが前記放電回路を介して前記第２受光回路の高電位側の端子に接続されるＭＯＳスイッチと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第３の態様によるＭＥＭＳ装置は、第１発光素子を含み光を出射する発光回路と、前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された第１直列回路を有する第１受光回路と、前記発光回路から出射された光を受け電圧を発生する受光素子が複数個直列に接続された第２直列回路を有し、この第２直列回路の高電位側端子が前記第１受光回路の低電位側端子と接続される第２受光回路と、前記第１受光回路と並列に接続される抵抗要素と、ドレインが前記第２直列回路の高電位側の端子に接続され、ソースが前記第２直列回路の低電位側の端子に接続され、ゲートが前記第１直列回路の高電位側端子に接続される接合型電界効果トランジスタと、前記第２受光回路によって発生された電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造部と、備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１に示す。この実施形態のＭＥＭＳ装置１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）またはＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）、有機発光素子など発光素子２ａからなる発光素子回路２と、直列に接続された複数の受光ダイオード５１，・・・，５ｎからなる受光回路５と、放電回路７と、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）１０とを備えている。本実施形態におけるＭＥＭＳ１０は、例えば、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ、ＭＥＭＳミラー、ＭＥＭＳ光スイッチ、ＭＥＭＳアクチュエータ等のいずれであっても良い。また、受光回路５および放電回路７は、ＭＥＭＳ１０を駆動する駆動回路４を構成し、１チップ上に形成される。なお、駆動回路４とＭＥＭＳ１０とを１チップ上に形成することも可能である。
【００１４】
数Ｖの入力電圧を発光素子回路２に印加すると、発光素子回路２から光が発射される。この発射された光を、受光回路５を構成する受光ダイオード５ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）が受光すると、各受光ダイオード５ｉのアノードとカソードとの間に所定の電圧が生じる。受光ダイオード５ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）の個数ｎを調節することにより、受光回路５の両端には、発光素子２ａへの入力入力の１０倍以上、例えば１０Ｖ〜４０Ｖ以上の電圧を発生することが可能となる。このような高電圧が受光回路５の両端に生じると、この高電圧は放電回路７を介してＭＥＭＳ１０の制御電極に印加され、ＭＥＭＳ１０が動作する。なお、このＭＥＭＳ１０の動作の停止は、発光素子回路２からの光の発射を停止することにより、放電回路７によって上記制御電極間を短絡させことによって可能となる。
【００１５】
このように本実施形態においては、ＭＥＭＳ１０を駆動するための高い電圧は、複数の受光ダイオード（例えば太陽電池）５ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）を直列に接続した受光回路５によって得ている。また、実際の駆動部は、受光回路５と光によりアイソレーションされた発光素子回路２である。この発光素子回路２は、直列に接続する必要は無く、１Ｖ〜数Ｖの電圧で動作させることが可能である。このような構成にすることにより、数Ｖの入力電圧で、数十Ｖから数百Ｖの、ＭＥＭＳの駆動用電圧を、ＡＣ（交流）でもＤＣ（直流）でも、自在に得ることが可能である。これにより、高性能でかつ高い信頼性を得ることができる。なお、ＭＥＭＳの駆動電圧としては、６０Ｖ以上、１００Ｖ以上、または６００Ｖ以上が好ましいものもあり、これらの駆動電圧は上述の受光回路５によって得ることが可能であり、より良い性能を得ることができる。
【００１６】
また、駆動部となる発光素子回路２と駆動電圧を発生する受光回路５とが電気的に絶縁されているので、従来のように昇圧用のパワーＩＣ回路をモジュール化して使用する場合、または特にＭＥＭＳとパワーＩＣを一体集積化する場合に比べて、発生するノイズを少なくすることが可能となり、ＭＥＭＳ１０に悪影響を与えることを可及的に防止することができる。更にＭＥＭＳ１０が静電駆動型の場合には、発光素子回路２および受光回路５からなる昇圧部とＭＥＭＳ１０の静電駆動部とによって２重に電気的に絶縁されているので、ノイズに対するより良い絶縁を得ることができる。
【００１７】
また、本実施形態においては、駆動電圧を発生する受光回路５が直列接続した受光ダイオードから構成されているので、従来の昇圧用パワーＩＣ回路に比べて高耐圧化が可能となるとともにより良い昇圧波形を得ることができる。
【００１８】
また、従来の昇圧用のパワーＩＣ回路に比べて部品点数を少なくすることができる。
【００１９】
更に、本実施形態においては、駆動電圧発生部が直列接続された受光ダイオードから構成されているのでＭＥＭＳ１０がセンサであれば、ダイナミックレンジを大きく取ることができる。
【００２０】
なお、本実施形態のＭＥＭＳ１０は、静電駆動型であっても良いし、他のタイプ（例えば磁気を用いるＭＥＭＳ等）であっても良いことは云うまでもない。
【００２１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図２に示す。この第２実施形態のＭＥＭＳ装置１Ａは、第１実施形態のＭＥＭＳ装置１において、ＭＥＭＳ１０をＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１に置き換えた構成となっている。ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ，１１ｂと、可動接触子１１ｃと、接点１１ｄ，１１ｅと、入力端子１３と、出力端子１４とを備えている。接点１１ｄは入力端子１３に接続され、接点１１ｅは出力端子１４に接続されている。そして、静電電極１１ａ、１１ｂのうちの一方には高電位が印加され、他方には低電位が印加される。このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の具体的な構成は、例えば従来例で説明した図１３に示すような構成とすることができる。
【００２２】
また、放電回路７の一具体的な構成を図３に示す。図３において、放電回路７は、接合型ＦＥＴ８と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。接合型ＦＥＴ８は、ドレインが抵抗Ｒ１を介して受光回路５を構成する受光ダイオード５１のアノードに接続され、ゲートが抵抗Ｒ２を介して受光回路５を構成する受光ダイオード５１のアノードに接続され、ソースが受光回路５を構成する受光ダイオード５ｎのカソードに接続された構成となっている。また、本実施形態においては、接合型ＦＥＴ８のドレインはＲＦ−ＭＥＭＳ１１の静電電極１１ｂに接続され、ソースはＲＦ−ＭＥＭＳ１１の静電電極１１ａに接続される。
【００２３】
この実施形態においては、接合型ＦＥＴ８はノーマリオン型であって、発光素子回路２が発光して、受光回路５の両端に駆動電圧が生じると、オフ状態となる。そして、この駆動電圧は図３に示す放電回路７を介してＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａ、１１ｂに印加される。すると、可動接触子１１ｃが接点に接触し、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１がオン状態となり、入力端子１３と出力端子１４が導通する。また、発光素子回路２が光の放射を停止すると、受光回路５の両端の電位差は零となり、放電回路７を構成する接合型ＦＥＴ８のゲートに印加される電位も零になることにより接合型ＦＥＴがオン状態になる。これにより、静電電極１１ａ、１１ｂ間が短絡し、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１がオフ状態となる。なお、本実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１は、通常時はオフ状態で、静電電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加することにより、オン状態となったが、通常時はオン状態で、静電電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加すればオフ状態となるＲＦ−ＭＥＭＳスイッチであっても良い。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。また、従来の場合に比べて部品点数を少なくでき、更に高耐圧化が可能となるとともにより良い昇圧波形を得ることができる。
【００２５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図４に示す。この第３実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｂは、第２の実施形態において、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１とインピーダンス整合された配線１５を新たに追加した構成となっている。
【００２６】
この第３実施形態も第２実施形態と同様な効果を奏することは云うまでもない。
【００２７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図５に示す。この第４実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｃは、第２実施形態において、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の代わりに、直列に接続された２個のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２を設けた構成となっている。
【００２８】
ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ１，１１ｂ１と、可動接触子１１ｃ１と、接点１１ｄ１，１１ｅ１とを備えている。ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ２，１１ｂ２と、可動接触子１１ｃ２と、接点１１ｄ２，１１ｅ２とを備えている。そして接点１１ｄ１は入力端子１３に接続され、接点１１ｅ１は接点１１ｄ２に接続され、接点１１ｅ２は出力端子１４に接続されている。そして、静電電極１１ａ１、１１ａ２は共通に接続されて低電位が印加され、１１ｂ１、１１ｂ２は共通に接続されて高電位が印加される。
【００２９】
この実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが２個直列に接続された構成となっているので、より低容量（高周波）特性を実現することができる。また、本実施形態では、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが２個直列に接続された構成となっていたが、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが３個以上直列に接続される構成であっても良く、この場合は、本実施形態よりも更なる低容量（高周波）特性を実現することができる。
【００３０】
なお、この第４実施形態も第２実施形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。
【００３１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図６に示す。この第５実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｄは、図５に示す第４実施形態において、直列に接続された２個のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２とインピーダンス整合された配線１５を新たに追加した構成となっている。
【００３２】
この第５実施形態も第４実施形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。
【００３３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図７に示す。この第６実施形態のＭＥＭＳ装置１Ｅは、図５に示す第４実施形態のＭＥＭＳ装置１Ｃにおいて、新たにＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１３を設けた構成となっている。
【００３４】
ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１３は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ３，１１ｂ３と、可動接触子１１ｃ３と、接点１１ｄ３，１１ｅ３とを備えている。接点１１ｅ３は、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１の接点１１ｅ１とＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２の接点１１ｄ２との接続点に接続され、接点１１ｄ３は接地電源に接続される。また、静電電極１１ｂ３は静電電極１１ｂ１，１１ｂ２と共通に接続されて高電位が印加される。
【００３５】
この実施形態は、第４実施形態と同様に、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができるとともに、第４実施形態に比べて更に良い低容量（高周波）特性を得ることできる。
【００３６】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図８に示す。この第７実施形態のＭＥＭＳ装置１Ｆは、図２に示す第２実施形態のＭＥＭＳ装置１Ａにおいて、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の代わりにＣ接点のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１７を設けた構成となっている。
【００３７】
このＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１７は、入力端子１８に接続された可動接触子１７ａと、出力端子１９ａに接続された接点１７ｂと、出力端子１９ｂに接続された接点１７ｃとを備えている。入力端子１８は、放電回路７を介して受光回路５の高電位側に接続された構成となっている。通常時は、スイッチ１７の可動接触子１７ａは接点１７ｂ、１７ｃのうちの一方に接続され、発光素子回路２から光が発射されて受光回路５の両端に電圧が発生すると可動接触子１７ａが動作して接点１７ｂ、１７ｃのうちの他方に接続される。
【００３８】
この実施形態も第２実施形態と同様に、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００３９】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図９に示す。この第８実施形態のＭＥＭＳ装置４０は、ＬＥＤチップ４２と、シリコン光チューブ４４と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と電気的に接続されたＭＥＭＳが形成されたＭＥＭＳチップ４８，５０とを備え、これらの構成要素は、パッケージ化されている。ＬＥＤチップ４２は、第１乃至第７実施形態における発光素子回路２を有しており、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６は、第１乃至第７実施形態の受光回路５および放電回路７を有している。また、発光素子回路２と受光回路５がシリコン光チューブ４４によって光結合され、発光素子回路２から出射された光はシリコン光チューブ４４を通ってほぼ漏れることなく受光回路５に到達する。この実施形態においては、ＬＥＤチップ４２とＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６とは対向して配置されているが、同一面上に並べて配置し、シリコン光チューブ４４によって光結合するように構成しても良い。
【００４０】
この第８実施形態も第１実施形態と同様にノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００４１】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１０に示す。この第９実施形態のＭＥＭＳ装置４０Ａは、ＬＥＤチップ４２と、シリコン光チューブ４４と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と電気的に接続されたＭＥＭＳスイッチが形成されたＭＥＭＳチップ４８ａ，５０ａと、これらのＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６，ＭＥＭＳチップ４８ａ、５０ａとインピーダンス整合された配線５２とを備え、これらの構成要素は、パッケージ化されている。ＬＥＤチップ４２は、第１乃至第７実施形態における発光素子回路２を有しており、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６は、第１乃至第７実施形態の受光回路５および放電回路７を有している。また、発光素子回路２と受光回路５がシリコン光チューブ４４によって光結合され、発光素子回路２から出射された光はシリコン光チューブ４４を通ってほぼ漏れることなく受光回路５に到達する。この実施形態においては、ＬＥＤチップ４２とＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６とは対向して配置されているが、同一面上に並べて配置し、シリコン光チューブ４４によって光結合するように構成しても良い。
【００４２】
なお、この実施形態においては、ＭＥＭＳチップ４８ａを構成するＭＥＭＳスイッチがオン状態のときにはＭＥＭＳチップ５０ａを構成するＭＥＭＳスイッチがオフ状態となり、ＭＥＭＳチップ４８ａを構成するＭＥＭＳスイッチがオフ状態のときにはＭＥＭＳチップ５０ａを構成するＭＥＭＳスイッチがオン状態となるように構成されている。また、配線５２は接地電源に接続されている。
【００４３】
この第９実施形態も第１実施形態と同様にノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００４４】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１１に示す。この第１０実施形態のＭＥＭＳ装置４０Ｂは、ＬＥＤチップ４２と、シリコン光チューブ４４と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６と電気的に接続されたＭＥＭＳスイッチが形成されたＭＥＭＳチップ４８ｂ，５０ｂと、これらのＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６，ＭＥＭＳチップ４８ｂ、５０ｂとインピーダンス整合された配線５２とを備え、これらの構成要素は、パッケージ化されている。ＬＥＤチップ４２は、第１乃至第７実施形態における発光素子回路２を有しており、ＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６は、第１乃至第７実施形態の受光回路５および放電回路７を有している。また、発光素子回路２と受光回路５がシリコン光チューブ４４によって光結合され、発光素子回路２から出射された光はシリコン光チューブ４４を通ってほぼ漏れることなく受光回路５に到達する。この実施形態においては、ＬＥＤチップ４２とＭＯＳＦＥＴ駆動チップ４６とは対向して配置されているが、同一面上に並べて配置し、シリコン光チューブ４４によって光結合するように構成しても良い。
【００４５】
なお、この実施形態においては、ＭＥＭＳチップ４８ｂを構成するＭＥＭＳスイッチとＭＥＭＳチップ５０ｂを構成するＭＥＭＳスイッチは、共にオンまたはオフ状態となるように構成されている。
【００４６】
この第１０実施形態も第１実施形態と同様にノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００４７】
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１４に示す。この第１１実施形態によるＭＥＭＳ装置は、図２に示す第２実施形態のＭＥＭＳ装置において、発光素子回路２’と、受光回路５’と、ＭＯＳスイッチ７０と、抵抗７２とを新たに設けた構成となっている。発光素子回路２’は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）またはＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）など発光素子２ａから構成され、受光回路５’は、直列に接続された複数の受光ダイオード５１，・・・，５ｎから構成される。ＭＯＳスイッチ７０のゲートは放電回路７を介して受光回路５’の高電位側と接続され、ソースまたはドレインのうちの一方が受光回路５の低電位側に接続され、他方がＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａに接続された構成となっている。抵抗７２の一端はＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａに接続され、他端がＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ｂに接続された構成となっている。
【００４８】
次に、本実施形態の動作を説明する。まず、受光回路２から光が発射されると、受光回路５の両端に高電圧が発生するが、ＭＯＳゲート７０がオフしているので、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａ、１１ｂには同電位となり、同じ電荷がチャージされる。このため、静電斥力が可動接触子１１ｃに作用し、可動接触子１１ｃと接点１１ｄ，１１ｅ間の距離が大きくなり、より確実なスイッチオフ状態が可能となる。このような状態で、発光素子回路２’から光を受光回路５’に発射すると、受光回路５’の両端に高電圧が発生する。すると、受光回路５’の高電位は、放電回路７を介して、ＭＯＳスイッチ７０のゲートに印加され、ＭＯＳスイッチ７０がオンする。すると、抵抗７２に電流が流れ、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａ、１１ｂには異なる電荷がチャージされる。これにより、静電引力が可動接触子１１ｃに作用し、可動接触子１１ｃが接点１１ｄ、１１ｅに接するようになり、確実なスイッチオン状態となる。
【００４９】
この実施形態も第２実施形態と同様に、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００５０】
このような、静電気の引力と斥力を使い分ける回路を、これまで説明した基本構成に付加することで、より確実かつ高い信頼性でのＭＥＭＳ動作が可能である。
【００５１】
引力と斥力を有効に使い分ける回路または構造は、ＲＦ−ＭＥＭＳだけではなく、ＭＥＭＳミラー、アクチュエータその他ＭＥＭＳの信頼性向上にも有効であることは言うまでもない。
【００５２】
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１５に示す。この第１２実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｇは、図２に示す第２実施形態のＭＥＭＳ装置１Ａにおいて、受光回路５を受光部５Ａに置き換えた構成となっている。受光部５Ａは、放電回路制御用受光回路５ａと、ＭＥＭＳ駆動用受光回路５ｂとを備えている。受光回路５ａは直列に接続された複数の受光ダイオード５ａ１、・・・，５ａｍから構成され、受光回路５ｂは直列に接続された複数の受光ダイオード５ｂ１、・・・，５ｂｎから構成されている。受光回路５ａと受光回路５ｂは直列に接続された構成、すなわち受光回路５ａを構成する受光ダイオード５ａｍのカソードが受光回路５ｂを構成する受光ダイオード５ｂ１のアノードに接続された構成となっている。そして、本実施形態においては、発光素子回路２は、受光回路５ａおよび受光回路５ｂの両方に光を発射する。
【００５３】
放電回路７は、受光回路５ａと並列に接続された抵抗Ｒと、接合型ＦＥＴ８を備えている。接合型ＦＥＴ８は、ドレインが受光回路５ａ、受光回路５ｂの接続点、すなわち受光回路５ｂを構成する受光ダイオード５ｂ１のアノードに接続され、ゲートが抵抗Ｒを介して受光回路５ａを構成する受光ダイオード５ａ１のアノードに接続され、ソースが受光回路５ｂを構成する受光ダイオード５ｂｎのカソードに接続された構成となっている。また、本実施形態においては、接合型ＦＥＴ８のドレインは、図２に示すＲＦ−ＭＥＭＳ１１の静電電極１１ｂに接続され、ソースはＲＦ−ＭＥＭＳ１１の静電電極１１ａに接続される。
【００５４】
この実施形態においては、接合型ＦＥＴ８はノーマリオン型であって、発光素子回路２が発光して、受光回路５ａ、５ｂの両端に駆動電圧が生じると、オフ状態となる。そして、この駆動電圧は放電回路７を介して図２に示すＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の静電電極１１ａ、１１ｂに印加される。すると、可動接触子１１ｃが接点に接触し、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１がオン状態となり、入力端子１３と出力端子１４が導通する。また、発光素子回路２が光の放射を停止すると、受光回路５ａ、５ｂの両端の電位差は零となり、放電回路７を構成する接合型ＦＥＴ８のゲートに印加される電位も零になることにより接合型ＦＥＴがオン状態になる。これにより、静電電極１１ａ、１１ｂ間が短絡し、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１がオフ状態となる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１は、通常時はオフ状態で、静電電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加することにより、オン状態となったが、通常時はオン状態で、静電電極１１ａ、１１ｂ間に電圧を印加すればオフ状態となるＲＦ−ＭＥＭＳスイッチであっても良い。
【００５６】
また、本実施形態においては、受光部５Ａは、直列に接続された２個の受光回路５ａ、５ｂから構成されていたが、３個以上の受光回路から構成しても良い。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２実施形態と同様に、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。また、従来の場合に比べて部品点数を少なくでき、更に高耐圧化が可能となるとともにより良い昇圧波形を得ることができる。
【００５８】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態によるＭＥＭＳ装置を図１６を参照して説明する。図１６は、第１３実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図である。この実施形態のＭＥＭＳ装置は、発光素子６０と、光結合部６２と、受光素子６４と、放電回路を含む制御部６６と、ＭＥＭＳ６８とを備えている。受光素子６４と、制御部６６と、ＭＥＭＳ６８とは同一半導体チップ７０上に形成されている。しかし、発光素子６０は半導体チップ７０上には形成されていない。発光素子６０は受光素子６４とは光結合部６２により接続されている。光結合部６２は例えばシリコン光チューブから構成される。
【００５９】
発光素子６０は、例えばＬＥＤから構成されている。なお、発光素子６０は、ＬＤ、有機ＥＬ、シリコンベースの発光素子、その他のいずれかであっても良い。この発光素子６０から発射された光は、受光素子６４によって電圧に変換される。受光素子６４から発生した電圧によって制御部６６がＭＥＭＳ６８を制御する。
【００６０】
このように構成したことにより、本実施形態も、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００６１】
（第１４実施形態）
次に、本発明の第１４実施形態によるＭＥＭＳ装置を図１７を参照して説明する。図１７は、第１４実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図である。この実施形態のＭＥＭＳ装置は、発光素子６０と、光ガイド６２と、受光素子６４と、放電回路を含む制御部６６と、ＭＥＭＳ６８とを備えている。発光素子６０と、受光素子６４と、制御部６６と、ＭＥＭＳ６８とは同一半導体チップ７０に形成されている。そして、発光素子６０は光ガイド６２により受光素子６４と接続されている。
【００６２】
発光素子６０は、例えばＬＥＤから構成されている。なお、発光素子６０は、ＬＤ、有機ＥＬ、シリコンベースの発光素子、その他のいずれかであっても良い。この発光素子６０から発射された光は、光ガイド６２を介して受光素子６４に送信される。この送信された光は受光素子６４によって電圧に変換される。受光素子６４から発生した電圧によって制御部６６がＭＥＭＳ６８を制御する。
【００６３】
このように構成したことにより、本実施形態も、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【００６４】
（第１５実施形態）
次に、本発明の第１５実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１８に示す。この第１５実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｈは、第２実施形態において、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の代わりに、独立した２個のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２を設けた構成となっている。
【００６５】
ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ１，１１ｂ１と、可動接触子１１ｃ１と、接点１１ｄ１，１１ｅ１とを備えている。ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ２，１１ｂ２と、可動接触子１１ｃ２と、接点１１ｄ２，１１ｅ２とを備えている。そして接点１１ｄ１は入力端子１３１に接続され、接点１１ｅ１は出力端子１４１に接続されている。接点１１ｄ２は入力端子１３２に接続され、接点１１ｅ２は出力端子１４２に接続されている。そして、静電電極１１ａ１、１１ａ２は共通に接続されて低電位が印加され、静電電極１１ｂ１、１１ｂ２は共通に接続されて高電位が印加される。すなわち、本実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２にはそれぞれ異なる入力が入力されるが、スイッチとしては同時にＯＮになるかまたはＯＦＦ状態となる。
【００６６】
なお、この第１５実施形態も第２実施形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。この第１５実施形態において、２個の独立したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えていたが、３個以上の独立したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを備えるように構成しても良い。この場合、全てのＲＦ−ＭＥＭＳスイッチは同時にＯＮ状態となるか、またはＯＦＦ状態となる。また、各ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチに直列接続される他のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを設けるように構成しても良い。
【００６７】
（第１６実施形態）
次に、本発明の第１６実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図１９に示す。この第１６実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｊは、第２実施形態において、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１の代わりに、独立した２個のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２を設けた構成となっている。
【００６８】
ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ１，１１ｂ１と、可動接触子１１ｃ１と、接点１１ｄ１，１１ｅ１とを備えている。ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２は、静電駆動型であって、静電電極１１ａ２，１１ｂ２と、可動接触子１１ｃ２と、接点１１ｄ２，１１ｅ２とを備えている。そして接点１１ｄ１は入力端子１３１に接続され、接点１１ｅ１は出力端子１４１に接続されている。接点１１ｄ２は入力端子１３２に接続され、接点１１ｅ２は出力端子１４２に接続されている。そして、静電電極１１ａ１、１１ｂ２は共通に接続されて低電位が印加され、静電電極１１ｂ１、１１ａ２は共通に接続されて高電位が印加される。すなわち、本実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１，１１２にはそれぞれ異なる入力が入力されるが、スイッチとしては一方のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがＯＮのときは他方のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチがＯＦＦ状態となるように接続されている。
【００６９】
なお、この第１６実施形態も第２実施形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。また、各ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチに直列接続される他のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを設けるように構成しても良い。
【００７０】
（第１７実施形態）
次に、本発明の第１７実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を図２０に示す。この第１７実施形態によるＭＥＭＳ装置１Ｋは、第１５実施形態において、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１の入力端子１３１とＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２の入力端子１３２を共通に接続するとともに、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１の出力端子１４１とＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２の出力端子１４２を共通に接続するように構成となっている。すなわち、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１１とＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１２は並列に接続された構成となっている。
【００７１】
このような構成とすることにより、入力端子１３に入力する電流を分流させることが可能となり、第２実施形態のＭＥＭＳ装置のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ１１に較べて本実施形態のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの容量を小さくすることができる。
【００７２】
なお、この第１７実施形態も第２実施形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。この第１７実施形態においては、２個のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが並列に接続されていたが、３個以上のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを並列に接続するように構成しても良い。
【００７３】
上記実施形態においては、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチは、制御用電圧が印加されないときにはＯＦＦ状態となるスイッチであったが、制御用電圧が印加されていないときにＯＮ状態となるスイッチであっても良く、Ｃ接点のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチであっても良い。
【００７４】
また、上記実施形態においては、ＭＥＭＳがＲＦ−ＭＥＭＳスイッチである場合について説明したが、フォトダイオードアレイで発生した高い電圧によって駆動されるＭＥＭＳ構造は、ミラーや光スイッチ、アクチュエータ等、機械的な形状の変化により信号を制御するあらゆる構造に対して有効である。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ノイズの発生を可及的に抑制し、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る放電回路の一具体例の構成を示す回路図。
【図４】本発明の第３実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第５実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第６実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第７実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第８実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第９実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図。
【図１１】本発明の第１０実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図。
【図１２】ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一般的な構成を示すブロック図。
【図１３】ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一具体的な構成を示す図。
【図１４】本発明の第１１実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第１２実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す回路図。
【図１６】本発明の第１３実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図。
【図１７】本発明の第１４実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示す断面図。
【図１８】本発明の第１５実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図１９】本発明の第１６実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【図２０】本発明の第１７実施形態によるＭＥＭＳ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２　発光素子回路
２ａ　発光ダイオード
４　駆動回路
５　受光回路
５ｉ（ｉ＝１，・・・，ｎ）　受光ダイオード
７　放電回路
８　接合型ＦＥＴ
１０　ＭＥＭＳ
１１　ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ
１１ａ、１１ｂ　静電電極
１１ｃ　可動接触子
１１ｄ、１１ｅ　接点
１３　入力端子
１４　出力端子
７０　ＭＯＳスイッチ
７２　抵抗
【図１】
2004103559.tif 000003
【図２】
2004103559.tif 000004
【図３】
2004103559.tif 000005
【図４】
2004103559.tif 000006
【図５】
2004103559.tif 000007
【図６】
2004103559.tif 000008
【図７】
2004103559.tif 000009
【図８】
2004103559.tif 000010
【図９】
2004103559.tif 000011
【図１０】
2004103559.tif 000012
【図１１】
2004103559.tif 000013
【図１２】
2004103559.tif 000014
【図１３】
2004103559.tif 000015
【図１４】
2004103559.tif 000016
【図１５】
2004103559.tif 000017
【図１６】
2004103559.tif 000018
【図１７】
2004103559.tif 000019
【図１８】
2004103559.tif 000020
【図１９】
2004103559.tif 000021
【図２０】
2004103559.tif 000022