發(fā)布時間：2021-02-14 15:32

　　微機電系統(tǒng)是一項革命性的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),在軍事領(lǐng)域、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有潛在應(yīng)用,倍受各國政府和專家的高度重視。微執(zhí)行器作為構(gòu)成微機電系統(tǒng)的元件之一,是微機電系統(tǒng)的核心部分,是微機電系統(tǒng)的操作和執(zhí)行單元,用于提供微機電系統(tǒng)所需的動力。其中,靜電驅(qū)動微執(zhí)行器是應(yīng)用最廣泛的執(zhí)行器之一。在靜電驅(qū)動的微執(zhí)行器中,Pull-in現(xiàn)象是限制執(zhí)行器行程范圍的一個重要因素,其包括靜態(tài)和動態(tài)兩種。另外,在微器件尺寸影響因素中,阻尼效應(yīng)對于Pull-in參數(shù)影響顯著,器件的尺寸越小,阻尼效應(yīng)的影響越大,對微器件的工作效率造成了一定的影響。在微執(zhí)行器的制造中,為了減小阻尼,提出了穿孔板的設(shè)計概念,因此本文基于穿孔板結(jié)構(gòu),研究微執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象。本文使用Matlab和ANSYS仿真軟件作為輔助工具,對兩端固支穿孔板靜電微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)進行靜態(tài)和動態(tài)特性分析,得到Casimir力、壓膜阻尼、品質(zhì)因數(shù)等因素對Pull-in參數(shù)的影響。研究表明:不考慮微觀尺寸時,空氣壓膜阻尼效應(yīng)的存在會導(dǎo)致動態(tài)Pull-in電壓增大,Pull-in位移減小;考慮微觀尺寸時,由于Casimir力的存在,Pull-in電... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋轉(zhuǎn)式NEMS致動器側(cè)視示意圖

的臨界角度和 Pull-in 電壓小于 van derWaals 力矩，因此 Casimir 力對 Pull-in 電壓影在微觀力的作用下，只要間距足夠小，即使不添加驅(qū)動電壓，也會發(fā)生 Pull-in 現(xiàn)象圖 1.6 旋轉(zhuǎn)式 NEMS 致動器側(cè)視示意圖MarynaLishchynska[18]等人基于微機械懸臂梁結(jié)構(gòu)，如圖 1.7(a)所示，結(jié)合殘余應(yīng)力梯了預(yù)測靜電偏轉(zhuǎn)和 Pull-in 電壓的模型，并通過實驗?zāi)Ｐ瓦M行驗證，實物驗證圖如圖 1。研究表明，考慮殘留應(yīng)力梯度下的 Pull-in 電壓比沒有考慮的要小。同時，Mhchynska 等人的研究成果也為懸臂式[19-23]靜電驅(qū)動 MEMS 器件的設(shè)計、分析和優(yōu)化種有效的方式。

人的研究成果也為懸臂式[19-23]靜電驅(qū)動 MEMS 器件的設(shè)計、式。(a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 實物圖圖 1.7 靜電負載的微機械懸臂梁o 等人著重研究了壓膜阻尼效應(yīng)對圓形板電容式執(zhí)行器 Pull-i行器示意圖如圖 1.8 所示。他們通過建立一個連續(xù)模型來分和有限階近似法，得到動態(tài) Pull-in 位置和電壓的解，以五階l-in 參數(shù)。研究表明，壓膜阻尼效應(yīng)會增大動態(tài) Pull-in 電壓。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微機械結(jié)構(gòu)中考慮邊界滑移的穿孔平板壓膜阻尼分析[J]. 高春暉,高世橋,金磊,劉海鵬,牛少華.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[2]梳齒式靜電微驅(qū)動器穩(wěn)定性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 單體強,齊杏林,周曉東,范志鋒.  微納電子技術(shù). 2016(07)
[3]靜電微梁器件的降階模型及其動態(tài)Pull-in不穩(wěn)定性研究[J]. 林謝昭,胡振明,黃健萌.  儀表技術(shù)與傳感器. 2016(05)
[4]Nonlinear beam formulation incorporating surface energy and size effect: application in nano-bridges[J]. A.KOOCHI,H.HOSSEINI-TOUDESHKY,M.ABADYAN.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(05)
[5]Sensitivity analysis of pull-in voltage for RF MEMS switch based on modified couple stress theory[J]. Junhua ZHU,Renhuai LIU.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2015(12)
[6]空氣阻尼對扭臂式靜電驅(qū)動結(jié)構(gòu)pull-in電壓的影響[J]. 劉軍,李海華,胡克想,王慶康.  半導(dǎo)體光電. 2015(04)
[7]MEMS穿孔板微執(zhí)行器Pull-in特性分析[J]. 付文文,方玉明,劉婷.  電子器件. 2014(03)
[8]MEMS技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 谷雨.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2013(08)
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[10]基于ANSYS懸臂梁式微開關(guān)動態(tài)特性的分析[J]. 丁芳,李艷芳.  中國民航大學(xué)學(xué)報. 2008(06)

博士論文
[1]包含Casimir效應(yīng)的微納米機械系統(tǒng)動力學(xué)及其量子特性[D]. 聶文杰.清華大學(xué) 2014
[2]微結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動特性研究[D]. 王洪喜.西安電子科技大學(xué) 2006

碩士論文
[1]穿孔板靜電微執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象研究[D]. 付文文.南京郵電大學(xué) 2014
[2]Casimir力作用下的納米級靜電執(zhí)行器的Pull-in現(xiàn)象分析[D]. 王蔚.南京郵電大學(xué) 2013
[3]懸臂梁式微開關(guān)特性分析研究[D]. 張曰浩.煙臺大學(xué) 2013
[4]MEMS慣性器件參數(shù)辨識及誤差補償技術(shù)研究[D]. 喬會敏.沈陽理工大學(xué) 2013
[5]基于MEMS的靜電控制加速度微開關(guān)分析及測試[D]. 郝亞鋒.西安電子科技大學(xué) 2011
[6]量子效應(yīng)對微納機械系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[D]. 童梓洋.華東師范大學(xué) 2008
[7]懸臂梁式微開關(guān)的動態(tài)分析研究[D]. 李艷芳.中國民航大學(xué) 2008
[8]MEMS靜電驅(qū)動結(jié)構(gòu)運動特性控制方法[D]. 于尚民.北京郵電大學(xué) 2007



本文編號：3033478