串联电容对扭转静电微执行器Pull-in稳定的影响

在MEMS执行器的设计中,求出准确的Pull-in电压值是至关重要的.针对扭转式静电微执行器,采用串联电容方法来拓宽MEMS执行器的Pull-in行程,提出了相应的Pull-in模型,并给出了算例的数值结果.这些结果对扭转式静电微执行器的设计具有一定的参考价值.     

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.     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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.     

一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值。本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成。由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转。测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能。     

空气阻尼对扭臂式静电驱动结构pull-in电压的影响

基于扭臂式静电驱动结构的基本模型,在忽略和考虑空气阻尼作用的两种情况下,分别采用能量法和力电耦合分析方法得到扭臂式静电驱动器的pull-in电压.通过对比两种情况下的pull-in电压,得出了驱动结构参数变化时空气阻尼作用对pull-in电压的影响.结果表明,在一定范围内,随着上电极长度、上电极宽度的增加以及上下电极之间间距的减小,空气阻尼作用对pull-in电压的影响逐步增大;并且当上电极宽度增大或者上下电极之间间距减小到一定程度时,空气阻尼作用力甚至可以与驱动的静电力达到同一数量级,此时必须考虑空气阻尼作用的影响.     

扭臂式静电微驱动器的pulli-n现象分析

从扭臂式微驱动器模型出发,分析了器件在静电驱动条件下pulli-n现象的产生条件,并给出公式化结果。讨论了器件的几何结构参数对于pulli-n现象的影响,并对具体结构的器件给出了pulli-n角度和pulli-n电压等方面的分析结果。对于特定的扭臂结构,pulli-n角度为悬臂梁最大扭转角度的44.04%,且与扭臂的结构参数无关。     

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。     

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。     

薄膜型超磁致伸缩微执行器的研究现状

超磁致伸缩薄膜是一种性能优良的新型微驱动元件,文章介绍了超磁致伸缩薄膜驱动的原理,综述了薄膜型超磁致伸缩微执行器的开发和最新研究成果,重点介绍了薄膜型超磁致伸缩微执行器在微流体控制系统、线性超声微马达及微小型行走机械中的应用,并对超磁致伸缩薄膜的微执行器中的应用进行了展望。     

两种压电陶瓷微位移器的特性分析与实验对比

压电和电致伸缩材料，根据其压电和电致伸缩效应，可作为新型的微位移器件。它具有结构紧凑、体积小、分辨率高、控制简单等优点。不存在发热问题，容易实现０．０１μｍ的位移精度。在精密机械及航空航天精密工艺中得到了广泛应用。本文对这两种材料的机电耦合效应进行了描述。并通过实验曲线对两种典型的压电和电致伸缩材料的特性进行了分析对比，指出了各自的适用范围。