硅微机械梳齿静电谐振器的建模与分析

基于参数化的计算机辅助设计 (CAD)软件 ,对硅微机械梳齿静电谐振器进行了实体建模 ,以有限元分析软件为工具 ,进行了谐振器的模态分析、静态分析和谐响应分析 ,初步揭示了谐振器的静、动态特性 ,有助于改善设计效率和质量 ,展示了计算机辅助工程 (CAE)技术在微机电系统 (MEMS)研究中的重要作用。

静电梳齿微谐振器结构参数化设计

从理论上分析静电梳齿微谐振器的机械力学特性,给出了活动梳齿的横向谐振频率解析解。鉴于目前静电微谐振器模拟仿真中存在的问题,提出利用基于MAST语言实现的MEMS宏模块建立微谐振器系统级通用仿真模型,为验证外围电路提供了基础。仿真结果与理论模态分析相一致,验证了模型的有效性。通过谐振频率对结构参数的敏感性分析为优化谐振器性能提供基础,使工作模态远离其他高阶模态;合理安排激励电极,抑制一阶模态扰动。敏感性仿真表明:在横向振动微谐振器中,工作模态谐振频率随梁长的增加而减小;随梁宽的增加而增大;结构层厚度对横向振动频率没有影响;梳齿部分所有参数的变化造成频率的反向变化。