硅基微驱动器的建模与分析

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3、驱动电压高、变形小等问题，从而缩小了应用范围。针对这一缺陷，本文提出了一种低电压驱动、大变形的硅基微驱动器，可应用于微机械光开关、微谐振器、射频开关、微泵、微陀螺、可编程光栅、相控阵天线等微器件中。论文主要包括如下内容：1．基于MEldS技术、纵横弯曲、压杆稳定和静电驱动原理建立直梁和折梁两种结构形式的微驱动器模型，设定微驱动器的结构尺寸。2．对硅基微驱动器进行纵横弯曲组合变形分析，讨论轴向载荷的构成并进行相关计算，在此基础上建立动力学模型。3．对硅基微驱动器进行静力分析。采用近似解析法和数值方法求解不同形式的静

4、力学方程，利用Matlab软件实现模型的仿真分析，得到了两种结构的微驱动器在不同驱动电压下的挠曲线以及驱动电压与变形量之间的关系，并对两种结构的微驱动器结果进行分析，得出结论：当微驱动器的驱动电压为16V时，直梁和折梁结构两种形式的微驱动器的变形量分别为10．8619m和11．139m。4．对硅基微驱动器进行动力分析。分别采用振型叠加法和数值分析法求解不同形式的载荷作用微驱动器的动态响应，并对两种结构的微驱动器静力学与动力学分析结果进行对比；分析决定轴向载荷大小的各个因素对微驱动器最大振动挠度和一阶阻尼固有频率的

5、影响，并讨论微驱动器结构参数的选择对变形量的影响。根据仿真结果得出结论：当微驱动器的驱动电压为16V时，直梁和折梁结构两种形式的微驱动器的变形量分别为10．8641擅m和11．151am，响应时间分别为5．454ms和5．796ms，与静力学变形仿真结果基本保持一致，符合设计要求，能实现低电压、大变形的目的。5．对设计出的微驱动器按照设定的结构尺寸绘制三维造型图。关键词：MEMS微驱动器纵横弯曲静电驱动动态特性AbstractAsanimportantpartofMEMS，microactuatorhasattr

6、actedwidespreadattentionofoverseasanddomesticregionsinrecentyears．Atpresent，theproblemsofhighdrivingvokageandsmalldeformationthatgenerallyexistinmicroactuatorreducethescopeofitsapplication．Contraposingthedisadvantages，thepaperpresentsamicroactuatorbasedonsili

7、conwithlowdrivingvoltageandlargedeformationwhichCanbeappliedtomicrodevices，suchasMEMSopticalswitch,microresonator,RFswitch，micropump，microgyroscope，programmablegranting，phasedarrayantennaandSOon．，nlepapermainlyincludesthefollowingcontent．1．Basedontheprinciple

8、sofMEMStechnology,verticallyandhorizontallybending，bucklingofcohmns，andelectrostaticactuation,thestraightbeamandfoldingbeamstructuralmicroactuatormodelsbasedonsiliconaredesigned，andthestr