负载刚度对电热微执行器输出性能的影响分析

针对微机电系统中电热微执行器和位移放大机构都具有柔性的事实,从理论上分析了作为负载系统的柔性位移放大机构对微执行器输出位移的影响,并用有限元方法对二者的工作性能进行了仿真.结果表明,电热微执行器外接负载的刚度和执行器本身刚度的比值是影响整个组合器件性能的重要因素.最后用深层反应离子刻蚀技术(DRIE)在硅隔离衬底(SOI)上加工了电热微执行器和柔性位移放大机构,并对其进行了测试,测试结果与有限元分析结果符合得很好.     

电极化对FBAR应力负载效应影响的分析

基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的力学传感器有很大的应用潜力,但其应力负载效应的敏感机理尚不明确。电极化效应可能是应力负载效应的敏感机理之一。为了研究电极化效应对谐振频率的影响,提出了电极化效应的解析模型。首先根据在理想FBAR中并联谐振频率与纵波声速的关系,推导出并联谐振频率关于压电层材料参数的表达式;然后根据直流电压主要对FBAR的弹性常数和厚度的影响,推导出并联谐振频率与直流电压的关系;最后利用压电效应,得到了力载荷与并联谐振频率的关系。代入数值计算得到并联谐振频率的相对偏移量为+1.003%@400 V,对比测试结果,并联谐振频率的相对偏移量为+0.90%@400 V,验证了模型的正确性。计算了力载荷为1 mN时,电极化效应导致谐振频率的偏移量约为0.5 kHz。对比实验测得的应力负载效应对谐振频率的偏移量最低约为262 kHz,证明了在应力负载效应中,电极化效应对谐振频率偏移的影响可忽略。     

微驱动器的原理与应用

为了优化设计微驱动器,笔者通过对比近年来各种微驱动器的研究和发展,系统地概括总结了微驱动器所采用的主要的驱动原理、驱动方式和加工技术及其存在的优缺点等。并在此基础上,首次将微驱动器按功能进行了分类。     

Versatile Microfluidic Platforms Enabled by Novel Magnetorheological Elastomer Microactuators

Microfluidic systems enable rapid diagnosis of diseases, biological analysis, drug screening, and high‐precision materials synthesis. In spite of these remarkable abilities, conventional microfluidic systems are microfabricated monolithically on a single platform and their operations rely on bulky expensive external equipment. This restricts their applications outside of research laboratories and prevents development and assembly of truly versatile and complex systems. Here, novel magnetorheological elastomer (MRE) microactuators are presented including pumps and mixers using an innovative actuation mechanism without the need of delicate elements such as thin membranes. Modularized elements are realized using such actuators, which can be easily integrated and actuated using a single self‐contained driving unit to create a modular, miniaturized, and robust platform. The performance of the microactuators is investigated via a series of experiments and a proof‐of‐concept modular system is developed to demonstrate the viability of the platform for self‐contained applications. The presented MRE microactuators are small size, simple, and efficient, offering a great potential to significantly advance the current research on complex microfluidic systems.     

基于热膨胀效应的微执行器进展

本文首先分析了热驱动微执行器的基本及其相对于静电驱动,磁驱动的优势。接着分析了五种常见的热驱动结构的原理,特点,它们的某些典型应用也随后作了介绍,最后对热驱动微执行器计算机辅助设计的前景进行了展望。     

运放电路中负载变化对输出特性的影响

运用OrCAD/PSpice软件仿真,针对通用型运放μA741电路输出失真这个问题,重点讨论了负载变化对输出特性是如何影响的。通过引入运放的额定最大输出电流值这个概念,最终得出运放线性与非线性状态的临界电阻通用计算公式,并在文章结尾进行了总结。     

热透镜效应对固体激光器输出影响研究

对含热透镜的固体激光器谐振腔进行理论分析,得到等效谐振腔的G参数,分析讨论G参数随泵浦功率的变化,给出了不同腔型输出功率的变化情况.采用TmYAP激光器作为研究对象,由实验验让了不同腔型激光输出功率的变化,得出对平平腔固体激光器而言,短腔适合高功率输出的结论.     

DRIE工艺误差对MEMS梳齿谐振器频率的影响

针对深反应离子刻蚀(DRIE)工艺加工高深宽比梳齿电容存在侧壁倾斜角的情况,分析了该倾斜角对梳齿谐振器频率的影响。为了使设计的梳齿谐振器频率符合应用要求,推导出了梳齿谐振器在正负侧壁倾斜角θ下的谐振频率计算公式。利用ANSYS Workbench11.0平台,分别对侧壁倾斜角为0°,0.2°,0.35°和0.5°的情形进行了有限元建模与模态仿真。仿真结果表明:随着正倾斜角的增大,谐振频率减小;负倾斜角增大时,谐振频率增大,且一阶模态振形的平稳程度越差。比较数值仿真结果与考虑了正负倾斜角误差的梳齿谐振器谐振频率计算公式计算结果对比,吻合较好。     

吸收因子对GaAs光导开关输出电压幅值的影响

研究了吸收因子与GaAs光导开关输出电压幅值的关系.考虑了开关电场对吸收系数的影响,导出了输出电压与吸收因子之间的函数关系式.在不同波长、间隙宽度、触发光脉冲能量条件下进行理论仿真,并与没有考虑吸收因子的情况相比,研究结果表明吸收因子对光导开关的输出电压幅值有重要影响,吸收因子减小了光导开关的输出电压幅值,延长了输出电压达到饱和状态的时间,增大了开关饱和触发光脉冲能量.在实际应用中应该对光导开关的吸收特性加以考虑.     

热电耦合微执行器温度分布的节点分析法

MEMS系统设计的节点分析法已经被成功地用于机械或机电耦合器件的仿真，但其无法用于热执行器中热电耦合问题的分析仿真．本文提出一种通过傅里叶变换使用节点分析法动态分析仿真热执行器中热电耦合问题的方法，并建立了热执行器中基本单元——梁单元的热电耦合模型．这种模型的分析计算结果与有限元软件ANSYS吻合较好．     

基于双面盲孔电镀的硅通孔工艺研究

针对当前微机电系统(MEMS)发展对小型化封装的需求,设计了 一种高可靠性、低成本、高深宽比的硅通孔(TSV)结构工艺流程.该工艺流程的核心是双面盲孔电镀,将TSV结构的金属填充分为正、反两次填充,最后获得了深度为155 μm、直径为41μm的TSV结构.使用功率器件分析仪对TSV结构的电学性能进行了测试,使用X光检测...