考虑漏电容的平板式微执行器Pull-in机理分析

论文摘要

基于MEMS（微机电系统）技术的微传感器、微执行器得到了快速发展,在其各种驱动方式中,静电驱动占有重要地位。Pull-in现象是静电驱动的微执行器的一个重要现象,已经引起了广泛的重视和研究。Pull-in现象有利有弊,只要确定了Pull-in点的位置就可以灵活运用。所以,不管是在理论研究,还是在实际应用方面,获得精确的Pull-in点的相关数据都是非常必要的。在本文中,概述了微机电系统的发展现状和发展趋势,介绍了微机电系统的制作工艺和国内外关于微执行器的研究现状,以及简单阐述了微执行器的Pull-in现象和机理。通过分析在忽略边缘电场效应的情况下的平行板微执行器的Pull-in现象,详细分析了平行板微执行器的Pull-in现象,得出相关的数据。并且介绍了平行板微执行器的边缘电场效应,分析了边缘电场效应产生的机理,通过理论分析,详细研究了平行板电容器的边缘电场效应。本文分析了考虑边缘电场效应的三种理论模型,重点研究了在考虑边缘电场效应的情况下的平行板微执行器的静态Pull-in现象,通过平行板微执行器的理论模型,得出了Pull-in现象的相关数据。通过实例分析,分别考察了平行板微执行器的各项参数的变化对于Pull-in电压和Pull-in点的影响。最后用有限元分析软件ANSYS建模,通过数据的对比,说明理论模型的精确度和适用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MEMS的发展现状
• 1.1.1 MEMS简述
• 1.1.2 MEMS的工艺技术
• 1.2 微执行器的现状
• 1.3 Pull-in现象介绍
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 忽略边缘电场效应的静态Pull-in 现象
• 2.1 理论模型
• 2.2 能量法求解
• 2.3 本章小结
• 第三章 平行板微执行器的边缘电场效应
• 3.1 引言
• 3.2 Schwarz-Christoffel变换
• 3.3 理论模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 考虑边缘电场效应的静态Pull-in 现象
• 4.1 漏电容模型一的静态Pull-in现象
• 4.1.1 力法求解
• 4.1.2 能量法求解
• 4.1.3 参数变化对Pull-in结果的影响
• 4.2 漏电容模型二的静态Pull-in现象
• 4.2.1 力法求解
• 4.2.2 能量法求解
• 4.2.3 参数变化对Pull-in结果的影响
• 4.3 漏电容模型三的静态Pull-in现象
• 4.3.1 力法求解
• 4.3.2 参数变化对Pull-in结果的影响
• 4.4 结果分析
• 4.5 ANSYS仿真结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在硕士研究生期间发表论文情况