ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

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.

Список литературы

1. Драгунов В.П., Драгунова Е.В. Особенности функционирования МЭМ систем // Нано- и микросистемная техника. – 2015. – № 6. – С. 43–52.
2. Драгунов В.П. Нелинейная модель упругого элемента микроэлектромеханических систем // Нано- и микросистемная техника. – 2004. – № 6. – С. 19–24.
3. Драгунов В.П. Нелинейная динамическая модель упругого элемента микромеханических систем // Нано- и микросистемная техника. – 2004. – № 10. – С. 23–29.
4. 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.
5. 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.
6. 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.

Просмотров аннотации: 2132
Скачиваний полного текста: 1147
Просмотров интерактивной версии: 0