具有隔离加热元件的相变材料开关的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、本发明包括实现相变材料(pcm)开关的堆叠并且适应这样的开关的电阻加热器的电阻变化的电路和方法。通过为pcm开关中的电阻加热器提供隔离开关以减小由于pcm开关的电阻加热器与pcm区域的接近而引起的寄生电容来实现堆叠。通过感测电阻加热器的实际电阻并然后确定生成到pcm区域的精确热脉冲的电阻加热器的合适的经调整的电脉冲分布来减轻或消除pcm开关的电阻加热器的电阻变化，从而可靠地实现期望的开关状态，同时延长电阻加热器和相变材料的寿命。

2、一个实施方式包括一种相变材料(pcm)开关，该pcm开关包括：具有输入端和输出端的pcm区域；相邻于pcm区域并且具有第一端子和第二端子的电阻加热器；耦接至电阻加热器的第一端子的第一开关；以及耦接至电阻加热器的第二端子的第二开关。另一实施方式包括一种串联耦接的两个或更多个相变材料(pcm)开关的堆叠，所述两个或更多个pcm开关具有相应pcm区域和电阻加热器，电阻加热器被配置成当电脉冲分布将不被施加至电阻加热器时被电隔离。

3、另一实施方式包括一种相变材料(pcm)开关，该pcm开关包括：具有输入端和输出端的pcm区域；相邻于pcm区域并且具有第一端子和第二端子的电阻加热器；耦接至电阻加热器的第一端子的第一电感器；以及耦接至电阻加热器的第二端子的第二电感器。

4、本发明的另一方面包括通过在不向电阻加热器施加电脉冲分布时对电阻加热器进行电气隔离，来降低因电阻加热器接近pcm开关的相变材料(pcm)区域而导致的寄生电容的方法。

5、本发明的又一方面包括一种抵消相变材料(pcm)开关的电阻加热器的电阻变化的方法，该方法包括：测量电阻加热器的电阻rh_m；计算作为所测量的电阻rh_m和参考电阻rh_ref的函数的缩放电流、电压和/或时间值；基于所计算的缩放值计算经调整的电脉冲分布；以及将经调整的电脉冲分布施加至电阻加热器。

6、本发明的又一方面包括一种用于抵消相变材料(pcm)开关的电阻加热器的电阻变化的电路，该电路包括：用于测量电阻加热器的电阻rh_m的电阻率传感器；耦接至电阻率传感器的处理器，该处理器用于计算作为所测量的电阻rh_m和参考电阻rh_ref的函数的缩放电流、电压和/或时间值，用于基于所计算的缩放值计算经调整的电脉冲分布，以及用于输出指示经调整的电脉冲分布的信号；以及耦接至处理器和电阻加热器的加热器控制器和驱动器，加热器控制器和驱动器用于将经调整的电脉冲分布施加至电阻加热器。

7、本发明的一个或更多个实施方式的细节在以下附图和描述中进行阐述。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将是明显的。

技术特征：

1.一种相变材料(pcm)开关，包括：

2.根据权利要求1所述的pcm开关，其中，所述第一开关和所述第二开关中的至少一个是pcm开关。

3.根据权利要求1所述的pcm开关，其中，所述第一开关和所述第二开关以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

4.根据权利要求3所述的pcm开关，还包括：驱动器电路。

5.根据权利要求3所述的pcm开关，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

6.根据权利要求1所述的pcm开关，其中，所述第一开关和所述第二开关被配置成当电脉冲分布将被施加至所述电阻加热器时闭合、而当所述电脉冲分布将不被施加至所述电阻加热器时断开。

7.根据权利要求1所述的pcm开关，其中，所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

8.根据权利要求1所述的pcm开关，其中，所述pcm开关包括耦接在所述pcm区域的输入端与输出端之间的补偿电容。

9.根据权利要求1所述的pcm开关，还包括：用于抵消所述pcm开关的所述电阻加热器的电阻变化的电路，所述电路包括：

10.一种串联耦接的两个或更多个相变材料(pcm)开关的堆叠，所述两个或更多个pcm开关具有相应pcm区域，每个pcm开关包括：

11.根据权利要求10所述的堆叠，其中，每个pcm开关的所述第一开关和所述第二开关中的至少一个是pcm开关。

12.根据权利要求10所述的堆叠，其中，所述第一开关和所述第二开关以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

13.根据权利要求12所述的堆叠，还包括：驱动器电路。

14.根据权利要求13所述的堆叠，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

15.根据权利要求10所述的堆叠，其中，每个pcm开关的所述第一开关和所述第二开关被配置成当电脉冲分布将被施加至对应电阻加热器时闭合、而当所述电脉冲分布将不被施加至所述对应电阻加热器时断开。

16.根据权利要求10所述的堆叠，其中，每个pcm开关的所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

17.根据权利要求10所述的堆叠，其中，至少一个pcm开关包括耦接在所述至少一个pcm开关的输入端子与输出端子之间的补偿电容。

18.一种相变材料(pcm)开关，包括：

19.根据权利要求18所述的pcm开关，其中，所述第一电感器和所述第二电感器以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

20.根据权利要求19所述的pcm开关，还包括：驱动器电路。

21.根据权利要求20所述的pcm开关，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

22.根据权利要求18所述的pcm开关，其中，所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

23.根据权利要求18所述的pcm开关，其中，所述pcm开关包括耦接在所述pcm区域的输入端与输出端之间的补偿电容。

24.根据权利要求18所述的pcm开关，还包括：用于抵消所述pcm开关的所述电阻加热器的电阻变化的电路，所述电路包括：

25.一种串联耦接的两个或更多个相变材料(pcm)开关的堆叠，所述两个或更多个pcm开关具有相应pcm区域，每个pcm开关包括：

26.根据权利要求25所述的堆叠，其中，所述第一电感器和所述第二电感器以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

27.根据权利要求26所述的堆叠，还包括：驱动器电路。

28.根据权利要求27所述的堆叠，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

29.根据权利要求25所述的堆叠，其中，每个pcm开关的所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

30.根据权利要求25所述的堆叠，其中，至少一个pcm开关包括耦接在所述至少一个pcm开关的输入端子与输出端子之间的补偿电容。

31.一种相变材料(pcm)开关，包括：

32.根据权利要求31所述的pcm开关，其中，所述第一四分之一波长传输线和所述第二四分之一波长传输线以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

33.根据权利要求32所述的pcm开关，还包括：驱动器电路。

34.根据权利要求33所述的pcm开关，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

35.根据权利要求31所述的pcm开关，其中，所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

36.根据权利要求31所述的pcm开关，其中，所述pcm开关包括耦接在所述pcm区域的输入端与输出端之间的补偿电容。

37.根据权利要求31所述的pcm开关，还包括：用于抵消所述pcm开关的所述电阻加热器的电阻变化的电路，所述电路包括：

38.一种串联耦接的两个或更多个相变材料(pcm)开关的堆叠，所述两个或更多个pcm开关具有相应pcm区域，每个pcm开关包括：

39.根据权利要求38所述的堆叠，其中，所述第一四分之一波长传输线和所述第二四分之一波长传输线以及所述电阻加热器被配置成耦接至提供电脉冲分布的驱动器电路。

40.根据权利要求39所述的堆叠，还包括：驱动器电路。

41.根据权利要求40所述的堆叠，还包括：被配置成向所述驱动器电路提供电脉冲分布的加热器控制器。

42.根据权利要求38所述的堆叠，其中，每个pcm开关的所述pcm区域在第一电脉冲分布被施加之后处于接通状态，并且在第二电脉冲分布被施加之后处于关断状态。

43.根据权利要求38所述的堆叠，其中，至少一个pcm开关包括耦接在所述至少一个pcm开关的输入端子与输出端子之间的补偿电容。

44.一种减小由于相变材料(pcm)开关的电阻加热器与pcm区域的接近而引起的寄生电容的方法，包括：当电脉冲分布将不被施加至所述电阻加热器时电隔离所述电阻加热器。

45.一种减小由于相变材料(pcm)开关的电阻加热器与pcm区域的接近而引起的寄生电容的方法，包括：

46.根据权利要求45所述的方法，还包括：通过以下步骤来抵消所述pcm开关的所述电阻加热器的电阻变化：

47.一种抵消相变材料(pcm)开关的电阻加热器的电阻变化的方法，包括：

48.根据权利要求47所述的方法，其中，计算缩放电流、电压和/或时间值包括使用以下公式中对应的一个来计算缩放电流is或缩放电压vs中的至少一个：

49.根据权利要求47所述的方法，其中，计算缩放电流、电压和/或时间值包括使用以下公式计算缩放电流is：

50.根据权利要求47所述的方法，其中，计算缩放电流、电压和/或时间值包括使用以下公式计算缩放电压vs：

51.根据权利要求47所述的方法，其中，计算缩放电流、电压和/或时间值包括使用以下公式计算缩放时间ts_i：

52.根据权利要求47所述的方法，其中，计算缩放电流、电压和/或时间值包括使用以下公式计算缩放时间ts_v：

53.根据权利要求47所述的方法，还包括：当所述pcm开关将状态从接通改变为关断或从关断改变为接通时测量所述电阻加热器的电阻rh_m。

54.根据权利要求47所述的方法，其中，所述pcm开关包含在集成电路中，并且所述方法还包括：在向所述集成电路施加电力之后测量所述电阻加热器的电阻rh_m。

55.根据权利要求47所述的方法，其中，所述pcm开关包含在集成电路中，并且测量包括测量被制造成具有与所述pcm开关的所述电阻加热器相同的特性的复制电阻加热器的电阻rh_m。

56.根据权利要求47所述的方法，其中，所述pcm开关包含在集成电路中，并且所述方法还包括：在所述集成电路的测试期间测量所述电阻rh_m并且将测量结果存储在所述集成电路内以在计算步骤中使用。

57.根据权利要求47所述的方法，还包括：减小由于所述pcm开关的所述电阻加热器与pcm区域的接近而引起的寄生电容，包括：

58.一种用于抵消相变材料(pcm)开关的电阻加热器的电阻变化的电路，包括：

59.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器包括用于存储至少所述参考电阻rh_ref的查找表。

60.根据权利要求58所述的电路，还包括：耦接至所述处理器的用于存储至少所述参考电阻rh_ref的查找表。

61.根据权利要求58所述的电路，其中，所述电阻率传感器被配置成当已知电流被施加至所述电阻加热器时测量所述电阻加热器两端的电压。

62.根据权利要求58所述的电路，其中，所述电阻率传感器被配置成当已知电压被施加至所述电阻加热器时测量通过所述电阻加热器的电流。

63.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器被配置成使用以下公式中对应的一个来计算缩放电流is或缩放电压vs中的至少一个：

64.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器被配置成使用以下公式计算缩放电流is：

65.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器被配置成使用以下公式计算缩放电压vs：

66.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器被配置成使用以下公式计算缩放时间ts_i：

67.根据权利要求58所述的电路，其中，所述处理器被配置成使用以下公式计算缩放时间ts_v：

68.根据权利要求58所述的电路，其中，所述电阻加热器包括第一端子和第二端子，并且还包括：

69.根据权利要求58所述的电路，其中，所述电阻加热器包括第一端子和第二端子，并且还包括：

技术总结
实现相变材料(PCM)开关的堆叠并且适应这样的开关的电阻加热器的电阻变化的电路和方法。通过为PCM开关中的电阻加热器提供隔离开关以减小由于PCM开关的电阻加热器与PCM区域的接近而引起的寄生电容来实现堆叠。通过感测电阻加热器的实际电阻并然后确定生成到PCM区域的精确热脉冲的电阻加热器的合适的经调整的电脉冲分布来减轻或消除PCM开关的电阻加热器的电阻变化，从而可靠地实现期望的开关状态，同时延长电阻加热器和相变材料的寿命。

技术研发人员：雅罗斯瓦夫·亚当斯基,杰斯里·A·戴克斯特拉,爱德华·尼古拉斯·康福尔蒂
受保护的技术使用者：派赛公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11