本文關(guān)鍵詞：大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器的設(shè)計與仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：射頻微機電系統(tǒng)(RF MEMS)是微機電技術(shù)在射頻領(lǐng)域的具體應(yīng)用,體現(xiàn)了微機電技術(shù)與射頻技術(shù)的結(jié)合。在這其中,RF MEMS開關(guān)是射頻微機電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛,研究最深入的器件;RF MEMS開關(guān)體積小、質(zhì)量輕、功耗低、響應(yīng)速度快、易于IC集成的優(yōu)點,讓其廣泛應(yīng)用于移動通信、衛(wèi)星、航空航天、汽車、雷達(dá)等領(lǐng)域。然而,RF MEMS開關(guān)的可靠性問題嚴(yán)重阻礙著RF MEMS開關(guān)的商業(yè)化趨勢。針對這一問題,國內(nèi)外的研究學(xué)者提出多種解決方法,盡管這些辦法在一定程度上可以緩解開關(guān)的可靠性問題,但是都沒有解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題。為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題,我們分析了RF MEMS開關(guān)的失效模型,了解到導(dǎo)致RF MEMS開關(guān)的可靠性問題的內(nèi)部原因是開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問題。要徹底的消除介質(zhì)層的電荷積累問題,就要從開關(guān)的驅(qū)動原理上入手,改變施加在介質(zhì)層兩邊的高電場。因此,靜電斥力驅(qū)動被提出可以消除開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問題。然而,靜電斥力驅(qū)動由于自身驅(qū)動機理的原因,其驅(qū)動電壓過高導(dǎo)致靜電斥力驅(qū)動一直無法得到大規(guī)模的推廣。因此,為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題,并且進(jìn)一步推動RF MEMS開關(guān)的大范圍的應(yīng)用,我們在靜電斥力驅(qū)動基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計一種能解決RF MEMS開關(guān)可靠性問題,同時也能解決驅(qū)動電壓過高、滿足RF MEMS開關(guān)的實用化要求的大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器。首先通過有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics在實驗上進(jìn)行驗證,進(jìn)一步的對靜電斥力驅(qū)動基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并且進(jìn)一步的在一定范圍內(nèi)引入了靜電引力驅(qū)動,形成了靜電混合驅(qū)動結(jié)構(gòu),初步完成了微驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。并且,進(jìn)一步的通過仿真軟件COMSOL Multiphysics在理論上進(jìn)行了驗證,新設(shè)計的微驅(qū)動器結(jié)構(gòu)極大的增大了可動極板的最大形變量,并且有效降低了驅(qū)動電壓,初步實現(xiàn)了大位移、低電壓的設(shè)計目的;進(jìn)一步的使應(yīng)用微驅(qū)動器的RF MEMS開關(guān)能解決開關(guān)可靠性問題的困擾,其較低的驅(qū)動電壓也能促進(jìn)開關(guān)的推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：靜電斥力 微驅(qū)動器 RF MEMS開關(guān) COMSOL Multiphysics
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH703;TH-39
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 概述10
• 1.2 RF MEMS開關(guān)的相關(guān)研究背景10-15
• 1.2.1 MEMS發(fā)展背景10-11
• 1.2.2 RF MEMS開關(guān)發(fā)展背景11-15
• 1.3 RF MEMS開關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.4 RF MEMS開關(guān)可靠性問題概述17-18
• 1.5 課題研究意義18
• 1.6 研究的主要內(nèi)容18-22
• 第二章 RF MEMS開關(guān)的可靠性問題22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 RF MEMS開關(guān)的可靠性問題分析22-25
• 2.2.1 失效模型分析22-24
• 2.2.2 介質(zhì)充電產(chǎn)生原理24-25
• 2.3 介質(zhì)充電的解決方法25-26
• 2.4 靜電斥力驅(qū)動的可靠性分析26-27
• 2.5 仿真軟件介紹27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 靜電斥力驅(qū)動結(jié)構(gòu)仿真分析30-54
• 3.1 前言30
• 3.2 靜電斥力工作原理30-33
• 3.2.1 靜電斥力驅(qū)動基本結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2.2 靜電斥力產(chǎn)生原理31-33
• 3.3 靜電斥力驅(qū)動的可行性驗證33-41
• 3.3.1 靜電斥力驅(qū)動仿真驗證33-39
• 3.3.2 靜電斥力基本結(jié)構(gòu)的實驗驗證39-41
• 3.4 靜電斥力驅(qū)動基本結(jié)構(gòu)參數(shù)仿真41-50
• 3.4.1 可動極板長度仿真分析42-43
• 3.4.2 可動極板厚度仿真分析43-44
• 3.4.3 可動極板寬度仿真分析44-45
• 3.4.4 可動極板與固定極板垂直間距仿真分析45
• 3.4.5 固定極板之間水平間距仿真分析45-47
• 3.4.6 固定極板參數(shù)仿真47-50
• 3.5 靜電斥力分析模型50-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 靜電斥力驅(qū)動結(jié)構(gòu)優(yōu)化54-62
• 4.1 前言54
• 4.2 靜電斥力驅(qū)動結(jié)構(gòu)優(yōu)化54-61
• 4.2.1 改變可動極板的結(jié)構(gòu)54-58
• 4.2.2 改變固定極板結(jié)構(gòu)58-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 第五章 靜電混合驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計62-70
• 5.1 前言62
• 5.2 H型可動極板的參數(shù)仿真62-65
• 5.2.1 可動極板支撐臂長度仿真分析63-64
• 5.2.2 可動極板支撐臂寬度仿真分析64-65
• 5.3 引入靜電引力驅(qū)動結(jié)構(gòu)65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-74
• 6.1 本文所完成的工作70-71
• 6.2 下一步的工作展望71-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及獲得的成果82

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 杜瑤芳;U(Ⅵ)在伊利石及磁性伊利石上的吸附研究[D];蘭州大學(xué);2015年

2 于洋;大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器的設(shè)計與仿真研究[D];太原理工大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器的設(shè)計與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：324080