[发明专利]可变电容器及其控制方法、电子装置和通信移动装置

说明书

技术领域

本发明涉及可变电容器及其控制方法以及其中建立有可变电容器的电子装置和通信移动装置。

背景技术

近年来，由信息技术(IT)代表的电子设备由于数字技术的发展而广泛普及，并且由于该普及而导致的能量消耗引起了争议。在上述信息技术中，通过通信的移动装置之间的通信技术也得到发展。

一般而言，使用电源变压器的串联调节器的电源电路系统用在简单的固定电子装置中。在该电源系统中，100V的商业电力被分压而降低，并在二极管桥接电路中被整流，然后，由大容量电容器对波形进行平滑，吸收电压变化，并且由作为半导体部件的调节器来稳定电压，以稳定外部交流电压的变化、电子部件的变化以及输出变化。

但是，通过调节器进行的电压变化的吸收在环境方面具有负面影响，这是因为变化量被排出为过多的焦耳热。本发明提出了一种方法，通过使用稍后描述的可变电容器来减少过多焦耳热的排出。

图17示出了相关技术中的陶瓷电容器的特性，即，电容的直流偏置电压的依赖性。在粗略划分时，陶瓷电容器由两种类型来代表，这两种类型为：B特性电容器，其相对于作为控制电压的直流偏置电压来说具有小的电容变化；以及F特性电容器，其相对于直流偏置电压来说具有大的电容变化。图17中所示的F特性是在-25℃到85℃的使用温度范围中具有+30到-80％的电容变化的使用特性。B特性是在-25℃到85℃的使用温度范围中具有±10％的电容变化的使用特性。由于希望就像通常使用的电容器那样电容不变，因此具有小的电容变化的B特性电容器被使用。

上述电容器由钛酸钡(BaTiO3)类型的铁电体材料制成，其电容变化通过直流偏置电压而发生。认为电容由于外部电压而发生变化的现象是通过由电容器的电容导致的极化电荷以及极化区域作用在电场上的行为而发生的。可以通过以下方式来增大电容变化：通过改变居里点(Curie

point)或通过根据在这种类型的材料中的添加元素和烧结条件(参见非专利文献1)而改变粒子大小来增大电容。但是，这不是优选的，因为通常在使用电容器时通过增加电压来改变电容。

在专利文献1、专利文献2等中公开了使用该类型的钛酸钡以及锆钛酸铅(PZT)作为用于电容器的铁电体材料。

专利文献1：JP-A-10-223475

专利文献2：JP-A-2000-101345

非专利文献1：Landolt-Bornstein Vol.16，Ferroelectrics and RelatedSubstances(1981)

发明内容

由本发明人提出的电源电路中的以上方法是这样的方法：通过可变电容器来控制对应于电压变化的电压减小，以减少焦耳热的产生，从而进一步减少过多的焦耳热的排出。该方法使用这样的原理：因为在由电容器导致的电压减小中，电流相位和电压相位并未被关于交流电的虚数部分而校准(align)，所以不产生电力损失。期望在这种电源电路中使用可变电容器，这是因为，随着电容和电容变化变得更大，可以抑制与大的电压变化相对应的大的电力损失。

铁电体型材料的电容变化的特性为：该电容变化由于该铁电体材料而具有根据直流偏置电压的大小和所施加的电压的极性的迟滞特性(hysteresis characteristics)。未被执行极化处理的钛酸钡型材料具有由以下曲线表示的电容变化：该曲线具有从直流偏置电压的原点(0V)移动的电容变化的峰值，并在超过峰值的区域中显示逐渐减小的变化，如图18所示。因此，在该类型的钛酸钡材料中产生不便，其中，即使在相同的直流偏置电压的情况下电容变化值也不同，这是因为当超过电容变化峰值时迟滞特性减小。例如，即使在未施加直流偏置电压时的0V的情况下，电容也会根据直流偏置电压的极性和大小而不同。因此，需要将使用区域限制到单调递减区域的小的区域中，或制造考虑当超过峰值时的特性的电路。即使在限制到单调递减区域时，电容变化的线性也降低，因此电路设计是困难的。另外，通常，使用针对正极性的控制电压的负极性的电容变化的特性在电路控制中是困难的。

另一方面，近年来，电器中的电力消耗的增加以及由于移动装置而导致的通信的升级得到了发展，因此需要节省电力消耗以及需要无线电通信的高功能的频率调谐。为了通过移动装置的天线通信来对装置的无线电频率进行调谐，考虑可变电容二极管，但是，存在难以获得大的电容且由于可变电容二极管是半导体因而耐压低的问题。

由于以上原因，本发明提供了能够对应于例如用于电源电路和移动装置的电子设备的应用的可变电容器及其控制方法。

本发明还提供了包括上述可变电容器的电子装置以及通信移动装置。