Драгунов Валерий Павлович,
Доржиев Виталий Юрьевич
Аннотация
На сегодняшний день одним из интенсивно развивающихся направлений микроэлектронной отрасли являются микроэлектромеханические системы (МЭМС). Важным классом МЭМС-устройств являются приборы с электростатическим управлением: микроманипуляторы, резонаторы, переключатели, СВЧ-варакторы, виброгироскопы, преобразователи энергии и т. п. Параметры этих устройств часто ограничиваются эффектом схлопывания электродов (pull-in effect). В настоящее время ведутся интенсивные поиски путей построения МЭМС, обеспечивающих улучшение их параметров в условиях проявления эффекта схлопывания. Одним из таких путей является создание трехэлектродных систем. В данной работе разработана математическая модель, описывающая поведение трехэлектродной МЭМС в предположении, что при подаче управляющих напряжений на подвижный электрод действуют только электрические и упругие силы. Проведен анализ особенностей функционирования трехэлектродных МЭМС с учетом взаимного влияния электрических и упругих сил. Показано, что в трехэлектродных системах критическими состояниями может ограничиваться не только максимальное значение управляющего напряжения, но и мини- мальное. Получены аналитические выражения, позволяющие определить значения параметров системы, при которых она находится в критическом равновесном состоянии. Определены диапазоны контролируемых перемещений подвижного электрода и величины настройки емкости симметричной и несимметричной конструкций МЭМС при изменении одного и двух управляющих напряжений. Проведено сравнение параметров трехэлектродных систем с параметрами двухэлектродных.
Ключевые слова: МЭМС, схлопывание, СВЧ-варактор, СВЧ-переключатель, переменный
конденсатор, механическое равновесие
Список литературы
- Мальцев П.П., Лисицкий А.П., Павлов А.Ю., Щаврук Н.В., Побойкина Н.В., Хачатрян В.Д. Возможности формирования МЭМС-варакторов с электростатическим управлением в GaAs-технологии, Нано- и микросистемная техника, 2012, № 9, С. 28-33.
- Бохов О.С., Духновский М.П., Козырев А.Б., Корляков А.В., Королев А.Н., Лагош А.В., Лучинин В.В., Топталов С.И. Низкопотребляющие малогабаритные радиотехнические модули на основе микроэлектромеханических ключей, Нано- и микросистемная техника, 2012, № 12, С. 60-71.
- Ефремов Г.И., Мухуров Н.И. Параметры трехэлектродных электростатических микроактюаторов, Нано- и микросистемная техника, 2008, № 9, С. 40-44.
- Драгунов В.П., Доржиев В.Ю. Микроэлектромеханический генератор на основе дупликатора Беннета, Нано- и микросистемная техника, 2012, № 11, С. 39-42.
- Драгунов В.П., Доржиев В.Ю. МЭМ рекуператоры без разрыва цепи, содержащей индуктивный элемент, Доклады АН ВШ РФ, 2011, № 2, С. 92-101.
- Драгунов В.П. Влияние формы упругого элемента на характеристики микроэлектромеханических систем, Нано- и микросистемная техника, 2004, № 1, С. 20-26.
- Драгунов В.П. Нелинейная модель упругого элемента микроэлектромеханических систем,. Нано- и микросистемная техника, 2004, № 6, С. 19-24.
