微谐振器中静电切向阻力的仿真分析

微谐振器在MEMS器件中广泛作为感知或致动单元，但其工作在静电场中的部分构件，因微小间隙常会产生静电切向阻力。通过简化硅微谐振器为一微平行板电容模型，利用有限元仿真软件ANSYS时光滑与粗糙表面平板所受到的静电切向阻力进行了仿真分析。结果表明：静电阻力随着平板之间电压、ly／d的增大而增大，光滑表面平板模型仿真结果和理论结果具有较好的一致性，而粗糙表面平板模型仿真结采和理论结果的偏差随着电压的增大而增大。     

硅微机械动平板表面粘附阻力

以MEMS动平板模型为研究对象,建立了微间隙动平板表面粘附阻力的理论模型,利用界面化学中表面能和粘附功的概念,推导出了光滑平板和开孔平板的表面粘附阻力公式,并探讨了影响表面粘附阻力的诸多因素。在此基础上还设计了拉簧-平板-弯簧器件以进行相应的表面粘附阻力实验研究。理论分析和实验验证均表明,表面粘附阻力随单位面积的液气界面表面能以及平板宽度的增大而增大,随着接触角的减小而增大,且平板工艺开孔的总宽度增大以及平板移动方向的孔数的增多将显著增大表面粘附阻力。     

微间隙液体粘性阻力分析

微谐振器是微机电系统中应用最广泛的器件之一,由于加工工艺和环境潮湿等原因,在微间隙结构中常常会有液体存在,从而产生液体粘性阻力,对可动部件的运动、微器件性能的发挥产生影响.通过液体粘性阻力的分析,建立了上平板做简谐振动的微间隙液体粘性阻力模型,进行了理论计算及仿真分析.结果表明:液体粘性阻力随着平板振动的频率、最大振动速度、流体密度、流体动力粘度以及平板面积的增大而增大,而仿真分析得出的边界层厚度和流体对平板的剪切应力与理论值基本符合.