驱动电极位置对扭转式静电微执行器Pull-in行程的影响

Pull-in失稳问题是静电微执行器的关键问题之一。为了提高静电微执行器的Pull-in稳定行程,提出了一些方法,例如采用串联电容等。对于扭转式静电微执行器,提出通过改变驱动电极位置的方法来改变Pull-in位置与Pull-in电压,导出了驱动电极位置与Pull-in参数的计算模型。实例计算结果表明,改变电极位置可以使扭转式静电微执行器达到满行程。这些结果对于扭转式静电微执行器Pull-in位置的设计具有较好的参考价值。     

一种磁微执行器Pull-in模型

与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题.对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可以利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数.但对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,也不可以利用电磁类比.文中首先采用力法对磁微执行器Pull-in的失稳现象进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,导出了两个Pull-in失稳方程.通过求解这两个方程,可以得到Pull-in失稳电流和位置两个重要参数.然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳现象,得出了和力法相同的结论.最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响.文中的结论对于磁微执行器的设计具有重要意义.     

串联电容的静电驱动微执行器的动态Pull-in模型

在MEMS执行器的设计中,求出准确的pull-in参数是至关重要的.在过去的研究中,在准静态假设下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型已经被提出,并且还提出了一些拓宽微执行器稳定行程的方法.在动态条件下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型也已经被提出.但是,还没有人研究如何提高微执行器动态稳定行...     

MEMS穿孔板微执行器Pull-in特性分析

研究MEMS穿孔板微执行器Pull-in特性,分别推导忽略边缘效应模型和考虑边缘效应模型的穿孔板静电微执行器的Pull-in机理,并结合ANSYS软件有限元法计算同一器件的Pull-in参数,分析3种模型结果。得到:不考虑边缘效应影响时,Pullin参数误差随孔大小的减小而增大,随着初始间距的增大而增大。考虑边缘效应模型在一定的范围内具有良好的精度。     

考虑漏磁效应的平行平板式磁微执行器Pull-in模型

Pull-in参数是设计磁微执行器时需要考虑的一项重要参数。研究漏磁效应对Pull-in参数的影响时,通常采用有限元法求数值解,需要反复重新建模,工作量大,因而需要一个解析模型。对于平行平板式磁微执行器,给出了详细的漏磁阻模型。将漏磁阻的解析式带入到Pull-in方程组中便可得到一对考虑了漏磁影响的Pull-in参数。利用有限元法对器件的Pull-in特性进行了仿真。将考虑漏磁影响的理论值和不考虑漏磁影响的理论值分别与有限元分析结果做对比,结果表明,不考虑漏磁影响时,Pull-in参数的误差随着极板间距的增大而增大。利用漏磁阻模型求出的Pull-in参数具则有良好的精度,并且相对误差不随极板间距的增大而增大。     

静电微执行器拓宽行程范围技术的研究进展

Pull-in失稳现象是MEMS/NEMS微执行器中的一种常见现象,容易引起执行器件产生电流击穿,直接影响到器件的稳定性和寿命。需要根据不同的应用场合避免或利用该效应。针对Pull-in失稳现象,研究了失稳机理,从拓宽和调整其行程范围的角度,综述了各种抑制和控制Pull-in失稳现象的方法。总结对比了各种方法的原理、从相关技术角度讨论各方法优缺点,其中涉及工艺技术有MUMPS工艺、BiCMOS工艺和LPCVD工艺,这三种技术在向着低成本、高性能、高产量等方向更新工艺标准。未来拓宽微执行器稳定行程范围方法主要在电路设计、优化结构,且向着可行性、可靠性方向发展。     

平行板式静电微执行器动态Pull-in现象分析

基于求不考虑边缘电容的静电微执行器动态Pull-in参数的能量分析法,并结合边缘电容的模型推导出考虑边缘电容情况下静电微执行器的动态Pull-in参数的计算方法。将不考虑边缘电容条件下的静电微执行器的动态Pull-in参数和考虑边缘电容条件下的静电微执行器的动态Pull-in参数进行比较,得到这两种条件下静电微执行器的动态Pull-in参数的不同以及边缘电容对静电微执行器动态Pull-in参数的影响:考虑边缘电容的Pull-in电压小于不考虑边缘电容的Pull-in电压;在边缘电容模型下,平行板长度的变化对Pull-in电压的影响很大,但是对Pull-in位移却没有影响,平行板宽度的变化对Pull-in电压的影响较小,但是对Pull-in位移的影响很大。     

一种磁微执行器Pull-in模型

与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题.对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可以利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数.但对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,也不可以利用电磁类比.文中首先采用力法对磁微执行器Pull-in的失稳现象进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,导出了两个Pull-in失稳方程.通过求解这两个方程,可以得到Pull-in失稳电流和位置两个重要参数.然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳现象,得出了和力法相同的结论.最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响.文中的结论对于磁微执行器的设计具有重要意义.     

新型MEMS可变光衰减器的微磁执行器

探讨了新型可变光衰减器－光纤横向偏移型MEMS可变光衰减器的微磁驱动方式，从理论上分析了微磁执行器设计时应遵从的原理，讨论和设计了微磁执行器的各个参数，新开发了结合使用正胶（AZ－4000系列）和负胶（SU－8系列）的UV－LIGA工艺：在制作了光纤定位槽的基片上溅射Cr/Cu作为电镀种子层，涂布正胶，紫外光刻得到电镀模具，电镀Cu和FeNi分别得到线圈的下层、中层和上层以及铁芯；在完成下层和中层后，分别进行一次负胶工艺以形成电绝缘层和后续结构的支撑平台，即涂布负胶覆盖较下层结构，光刻开出了通往较上一层的通道并使SU－8聚合、交联以满足性能要求。并运用该工艺实现了微磁执行器。     

弯曲悬臂梁静电执行器驱动特性的实验研究

研究了一种弯曲悬臂梁静电执行器。该悬臂梁一端固支，另一端自由翘离基底。在静电力作用下，悬臂梁粘连的位置和长度会改变，使得执行器的电压一位移特性严重依赖加载历史。研究了在不同电压加载方式下，悬臂梁粘连点、端部位移的变化，以及这种变化对驱动电压的影响。实验研究了悬臂梁在方波电压下的振动，并设计实验系统测量了吸下和弹起时间。     

微型电磁驱动器中微小电磁力的研究

设计了一种应用于微机电系统中的微型电磁驱动器。该微驱动器主要由平面正方形线圈、弹性支撑和坡莫合金薄片构成。采用微细加工技术成功地制作出了这种微驱动器。该驱动器具有较大的驱动力和行程，适用于垂直方向上需求较大偏转的微机电系统中。研究了平面线圈对坡莫合金磁体的微小作用力，并用有限元模拟软件ANSYS，对该作用力进行了模拟分析。     

MEMS微电磁驱动器磨损对光开关性能的影响分析

光开关中运动元件的磨损对光学元件的位置精度有重要影响。介绍了MEMS微电磁驱动器磨损对光开关光学性能影响的理论分析,采用光纤光学理论计算了磨损所引起的光开关的附加插入损耗,结果表明,所采用的微电磁驱动器磨损引起的附加插入损耗小于0.02 dB,其磨损特性可以满足光通信开关的要求,实验结果证明了理论分析的正确性。此方法对光开关和MEMS微驱动器的研究具有指导意义。     

静电驱动微机电数模转换器的结构设计

由于静电驱动具有结构简单、响应时间短和功耗小等优点,在微执行器中得到了广泛的应用。随着应用范围的不断扩大,实际使用中对微执行器的精度和稳定性提出了越来越高的性能要求,使得传统的模拟电压驱动方式逐渐向数字电压驱动转移以满足这些要求。基于传统的静电驱动方式,提出了一种全新的纵向数字电压驱动方式,以期得到高精度、高稳定性的驱动源。根据这一思想,在传统的悬臂梁结构的基础上,采用条状电极,实现了微机电数模转换器(MEMDAC)的结构设计,并借助ANSYS软件完成了结构分析与模拟,证明了设计的可行性。     

静电驱动可调微机械电容

利用简单MEMS技术制作了高品质因数的射频可调微机械电容.此电容由静电驱动,利用WYKO NT1100光学表面轮廓仪测量在不同外加直流电压下可变电容的表面轮廓和位移等信息.测试结果表明,电容的吸合电压为13.5V,电容可调比为1.31∶1,在1GHz下品质因数为51.6,电容值为0.79pF.     

静电驱动可调微机械电容

利用简单MEMS技术制作了高品质因数的射频可调微机械电容.此电容由静电驱动,利用WYKO NT1100光学表面轮廓仪测量在不同外加直流电压下可变电容的表面轮廓和位移等信息.测试结果表明,电容的吸合电压为13.5V,电容可调比为1.31∶1,在1GHz下品质因数为51.6,电容值为0.79pF.