Драгунов Валерий Павлович,
Драгунова Людмила Соломоновна
Аннотация
В статье представлены результаты исследований особенностей функционирования двухэлектродных МЭМС с изменяющимся межэлектродным зазором с учетом веса подвижного электрода и электромеханических взаимодействий. Анализ проводился в нелинейном приближении для возвращающей и электростатической сил. Установлено, что сила веса и нелинейность возвращающей силы в совокупности могут приводить к появлению дополнительного экстремума на зависимости смещения подвижного электрода от величины приложенного напряжения. Показано, что дополнительный экстремум появляется, только если b > 5 и F* < –4. Установлено, что сила веса и нелинейность системы приводят к появлению максимумов на зависимостях глубины модуляции емкости и относительного диапазона контролируемого изменения емкости от силы веса. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить оптимальные значения коэффициента нелинейности, при которых глубина модуляции емкости и относительный диапазон контролируемого изменения емкости принимают максимальные значения. Показано, что за счет оптимального использования силы веса подвижного электрода в МЭМС с нелинейной зависимостью возвращающей силы от величины смещения подвижного электрода глубина модуляции емкости и относительный диапазон контролируемого изменения емкости могут быть увеличены в несколько раз по сравнению с МЭМС с линейной зависимостью возвращающей силы.
Ключевые слова: электростатическая сила, вес электрода, глубина модуляции емкости, статическое равновесие, диапазон контролируемого изменения емкости
Авторы:
Драгунов Валерий Павлович
д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры ППиМЭ Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: наноэлектроника, физика низкоразмерных структур, нано- и микросистемная техника. Опубликовано более 130 научных работ. (Адрес: 630073, Россия,
Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: drag@adm.nstu.ru).
Драгунова Людмила Соломоновна
доцент кафедры информатики Сибирского университета потребительской кооперации. Область научных интересов: информатика, информационные технологии. Опубликовано более 60 научных работ. (Адрес: 630087, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 26. Email: secmet@sibupk.nsk.su).
Список литературы
- Драгунов В.П., Драгунова Е.В. Особенности функционирования МЭМ систем // Нано- и микросистемная техника. – 2015. – № 6. – С. 43–52.
- Драгунов В.П. Нелинейная модель упругого элемента микроэлектромеханических систем // Нано- и микросистемная техника. – 2004. – № 6. – С. 19–24.
- Драгунов В.П. Нелинейная динамическая модель упругого элемента микромеханических систем // Нано- и микросистемная техника. – 2004. – № 10. – С. 23–29.
- MEMS electrostatic vibration energy harvester without switches and inductive elements / V. Dorzhiev, A. Karami, P. Basset, V. Dragunov, D. Galayko // Journal of Physics: Conference Series. – 2014. – Vol. 557, N 1. – P. 012126-1–012126-5. – doi: 10.1088/1742-6596/557/1/012126.
- Electret-free micromachined silicon electrostatic vibration energy harvester with the Bennet’s doubler as conditioning circuit / V. Dorzhiev, A. Karami, P. Basset, F. Marty, V. Dragunov, D. Galayko // IEEE Electron Device Letters. – 2015. – Vol. 36, iss. 2. – P. 183–185. – doi: 10.1109/LED.2014.2387213.
- Fargas-Marques A., Casals-Terre J., Shkel A.M. Resonant pull-in condition in parallel-plate electrostatic actuators // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2007. – Vol. 16, iss. 5. – P. 1044–1050. – doi: 10.1109/JMEMS.2007.900893.
