壓電換能機(jī)理的MEMS諧振器近年來備受關(guān)注。壓電激勵(lì)的MEMS諧振器可以克服很多限制,諸如動(dòng)態(tài)電阻和非線性之間的限制,以及電容式諧振器和壓阻轉(zhuǎn)換的MEMS諧振器中的偏置電壓需求的限制。相比于其他類型的諧振器,壓電式諧振器具有更小的動(dòng)態(tài)阻抗和插入損耗,而這種諧振器的缺點(diǎn)是品質(zhì)因數(shù)Q值較低,在純壓電MEMS諧振器中較為顯著,這是由于壓電諧振器的材料和電極損耗以及錨點(diǎn)損耗等能量損耗較為顯著。在眾多損耗中,錨點(diǎn)損耗是主要損耗來源,也是限制MEMS諧振器Q值的最重要因素。本文的研究重點(diǎn)就是設(shè)計(jì)與制造高Q值的壓電諧振器,分別是聲子晶體諧振器和圓環(huán)諧振器。本文先介紹了MEMS諧振器的相關(guān)原理,然后詳細(xì)介紹了聲子晶體諧振器與圓環(huán)諧振器的設(shè)計(jì)過程與結(jié)果分析。本文首先設(shè)計(jì)了一種在支撐梁上增加二維聲子晶體結(jié)構(gòu)的MEMS諧振器。諧振器的錨點(diǎn)損耗是影響諧振器的Q值的重要因素,在高頻時(shí)錨點(diǎn)損耗影響更明顯。在諧振時(shí),存儲(chǔ)在諧振器中的能量的一部分通過彈性波形式通過支撐錨點(diǎn)傳遞到基底。本文設(shè)計(jì)的聲子晶體諧振器基于TPoS諧振器,在TPoS諧振器的基礎(chǔ)上增加了一種聲子晶體結(jié)構(gòu),可以達(dá)到減小能量損耗,提升Q值的目的。本文對... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 MEMS諧振器原理
    2.1 諧振系統(tǒng)基本模型和性質(zhì)
    2.2 MEMS諧振器的等效電路
    2.3 諧振器不同模態(tài)下的頻率計(jì)算
    2.4 諧振器動(dòng)態(tài)阻抗
    2.5 諧振器損耗分析
        2.5.1 空氣阻尼
        2.5.2 錨點(diǎn)損耗
        2.5.3 材料損耗
        2.5.4 其他損耗
    2.6 MEMS諧振器中硅的楊氏模量
        2.6.1 晶體方向?qū)钍夏Ａ康挠绊?br>        2.6.2 材料彈性與楊氏模量的關(guān)系
    2.7 MEMS諧振器的能量轉(zhuǎn)換方式
第三章 聲子晶體諧振器設(shè)計(jì)
    3.1 聲子晶體介紹
        3.1.1 聲子晶體和帶隙的概念
        3.1.2 聲子晶體帶隙計(jì)算方法
    3.2 聲子晶體結(jié)構(gòu)的帶隙仿真
    3.3 聲子晶體帶隙影響因素的研究
        3.3.1 圓孔半徑R對聲子晶體帶隙的影響
        3.3.2 梁長L對聲子晶體帶隙的影響
        3.3.3 方塊長度Ls對聲子晶體帶隙的影響
        3.3.4 方塊寬度Ws對聲子晶體帶隙的影響
        3.3.5 孔數(shù)量對聲子晶體帶隙的影響
        3.3.6 孔的形狀和角度對聲子晶體帶隙影響
        3.3.7 聲子晶體帶隙影響因素的總結(jié)
    3.4 聲子晶體諧振器Q值仿真
        3.4.1 無聲子晶體結(jié)構(gòu)諧振器的Q值仿真
        3.4.2 帶有一個(gè)聲子晶體的諧振器Q值仿真
        3.4.3 帶有多個(gè)聲子晶體的諧振器Q值仿真
    3.5 聲子晶體諧振器模態(tài)仿真
    3.6 聲子晶體諧振器的加工工藝與版圖設(shè)計(jì)
        3.6.1 諧振器加工工藝
        3.6.2 聲子晶體諧振器版圖設(shè)計(jì)
    3.7 聲子晶體諧振器的實(shí)物測試
        3.7.1 100μm長度的諧振器測試結(jié)果
        3.7.2 80μm長度的諧振器測試結(jié)果
    3.8 分析與總結(jié)
第四章 圓環(huán)諧振器設(shè)計(jì)
    4.1 圓環(huán)諧振器介紹
        4.1.1 圓環(huán)諧振器基本參數(shù)
        4.1.2 圓環(huán)諧振器頻率計(jì)算
    4.2 圓環(huán)諧振器仿真
        4.2.1 單電極圓環(huán)諧振器仿真
        4.2.2 交叉電極圓環(huán)諧振器仿真
        4.2.3 兩種諧振器的電荷分布比較
    4.3 版圖設(shè)計(jì)與實(shí)物測試
    4.4 本章總結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3575413