计及边缘效应的非平行梳状驱动器的静电力计算

为准确计算梳状驱动器的静电力,针对非平行静电梳状驱动方式以及实际静电致动微机械器件电容边缘效应不可忽略的特点,进一步推导出忽略边缘效应的非平行静电梳状驱动器静电力计算式,并给出计及边缘效应的梳状驱动器以及非平行梳状驱动器静电力计算公式。采用有限元方法的三维仿真结果表明,对于不满足平行板电容器简化计算条件的模型,计及边缘效应的计算式具有更好的准确性。

单晶硅微构件力学特性片上测试系统

设计一种集成静电梳状驱动器和测试结构,专用于单晶硅微构件断裂、疲劳性能测试的片上测试系统。详细介绍测试系统的结构和工作原理。对静电梳状驱动器的驱动电压—驱动力关系、结构刚度以及谐振频率进行计算。利用MEMS(microelectromechanicalsystem)体硅工艺制造该测试系统,加工得到的测试系统在显微镜工作台上进行静态和动态弯曲实验,并将实验结果与ANSYS分析结果进行对比。结果表明,该测试系统性能稳定,能够实现对单晶硅微构件的弯曲断裂和疲劳测试。

基于谐振原理的硅微薄膜弯曲疲劳装置的设计

根据梳状驱动器原理设计了一种静电力驱动的硅微薄膜弯曲疲劳试验装置,所设计的装置可以由微机电系统表面牺牲层标准工艺制作加工。对所设计疲劳试验装置的圆弧梳状驱动器电容及静电驱动力进行了理论分析,并在此基础上采用有限元分析软件ANSYS对装置进行了模态分析与简谐分析。分析结果表明:当所施加的交流电压频率与结构的一阶固有频率相等时,试样在其缺口根部取得最大应力值,该应力值与所加交直流电压乘积的大小成线性关系,利用该关系式可对试验所需电压值进行预测。有限元分析和制造结果观测表明,所设计的装置符合微机械疲劳试验要求。

基于谐振原理的微机械疲劳试验装置的研究

设计出一种基于梳状驱动器原理的静电力驱动的微机械疲劳试验装置,该装置可由典型的表面牺牲层标准工艺制作。对所设计的MEMS(micro-electro-mechanical system)疲劳试验装置中的圆弧梳状驱动器的电容及静电驱动力进行理论分析,并采用ANSYS机电耦合单元对装置的振动过程进行模拟,模拟结果与理论分析相吻合。研究结果表明在一定范围交流电压的驱动下试样能达到MEMS疲劳测试所要求的应力水平,并对该电压范围进行预测。