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1、2016在儀表技術(shù)與傳感器2016第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6一種新型靜電斥力微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與仿真于洋，趙清華，李剛，張文棟(太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院微納系統(tǒng)研究中心，新型傳感器和智能控制系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(教育部)，山西太原030024)摘要：在電容式MEMS微驅(qū)動(dòng)器中，靜電引力驅(qū)動(dòng)最為常見，但介質(zhì)充電會引起“粘連失效”等可靠性f*-l~，而靜電斥力驅(qū)動(dòng)不存在這樣的可靠性問題。首先通過有限元仿真軟件了分析對比了靜電引力和斥力的不同產(chǎn)生機(jī)理。針對靜電斥力微驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓大、形變量小、難以滿足實(shí)用化要求的缺點(diǎn)，在基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種四
2、段支撐結(jié)構(gòu)的靜電斥力微驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，并研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對可動(dòng)極板變形量的影響，確定了最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可動(dòng)極板最大變形量可以在80v的驅(qū)動(dòng)電壓下從0．271Ixm增加到0．399Ixm，形變量得到顯著提高。關(guān)鍵詞：微機(jī)電系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)電壓；靜電斥力；驅(qū)動(dòng)器；可靠性問題；形變量中圖分類號：TK513．5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002—1841(2016)06—0044—04SensorDesignandSimulation0nNewMEMSActuatorofElectrostaticRepulsionYUYang，ZHAOQing—hua，LIGang，ZHANG
3、Wen-dong(MicroNanoSystemResearchCenter，CollegeofInformationEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，KeyLabofAdvancedTransducersandIntelligentControlSystem(MinistryofEducation)Taiyuan03O024，China)Abstract：ElectrostaticattractionactuatoristhemostcommonmethodincapacitiveMEMSactuators．Butdie
4、lectricchargingcanleadtoanadhesionfailureofthedevicesandotherreliabilityproblemsinactuatorofelectrostaticattraction．However，actuatorofelectrostaticrepulsiondoesnothavethesereliabilityproblems．Atfirst，thedifferentgenerationmechanismofelectrostaticattrac。tionandrepulsionwithCOMSOLMultiphysi
5、cswereanalysedandcomparedinthispaper．Aimingatthedisadvantagesoflargevolt‘a(chǎn)ge，smalldeformationanddifficulttomeettherequirementofpracticalapplicationinMEMSactuatorofelectrostaticrepulsion，akindofelectrostaticrepulsiveforcemicro—actuatorwiththefour—terminalsupportstructurebasedonthebasicstru
6、cturewaspro-posed．Theinfluenceofthekeystructureparametersonthedeformationofthemovableplatewasstudied，andtheoptimalstructuresizewasobtained．Byoptimizingstructureparameters，themaximumdeformationofthemovableplatecallbeincreasedfrom0．271mto0．399txmunderthedrivingvoltageof80V，thusthemaximumdef
7、ormationcanbesignificantlyimproved．Keywords：MEMS；drivingvoltage；electrostaticrepulsion；actuator；reliabilityproblems；deformation0引言本文將在靜電斥力驅(qū)動(dòng)基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過COMSOL微驅(qū)動(dòng)器是微機(jī)電系統(tǒng)中的重要組成部件?，可廣泛應(yīng)用Multiphysics有限元仿真對微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在微諧振器、相控陣天線、RFMEMS開關(guān)、MEMS變形鏡“大位移、低電壓?！滦挽o電斥力微驅(qū)動(dòng)器，滿足實(shí)
