MEMS宏模型建模理論與方法的研究.pdf

1、微機電系統(tǒng)的建模和仿真是MEMS研究的一個重要方向，而MEMS器件通常都涉及多個能量域之間的耦合，對于包含有傳感器、執(zhí)行器及控制單元的復(fù)雜的MEMS系統(tǒng)，對單個元件進行靜態(tài)分析已不能滿足要求，必須要對整個系統(tǒng)進行系統(tǒng)級的模擬分析，而要進行系統(tǒng)級分析的關(guān)鍵是要建立MEMS器件的宏模型。宏模型的建立方法較多，本文主要討論比較了幾種目前比較常用的微系統(tǒng)的宏模型建模和仿真方法，包括集總參數(shù)法、等效電路法、硬件描述語言宏模型以及節(jié)點分析法等，并在

2、此基礎(chǔ)上對通過集總參數(shù)法和等效電路法的聯(lián)合使用來建立MEMS器件的宏模型進行了研究，并用這種方法建立了靜電驅(qū)動的微懸臂梁和微鏡的器件級宏模型，同時對懸臂梁在靜電作用下的靜態(tài)位移特性進行了分析，這兩種結(jié)構(gòu)是MEMS器件中比較常見的基本結(jié)構(gòu)，研究它們在靜電作用下的運動規(guī)律對MEMS本理論的發(fā)展及器件的設(shè)計、優(yōu)化都具有重要的意義。
　　 另外本文還對系統(tǒng)級宏模型的建模方法進行了一定的分析研究，在對靜電驅(qū)動的硅微諧振器的工作機理的研究基

3、礎(chǔ)上建立了硅微機械諧振器的系統(tǒng)級宏模型，并對之進行了一定的分析驗證。
　　 由于MEMS器件復(fù)雜多樣，所以必須借助計算機技術(shù)來進行輔助設(shè)計與分析，因此在論文的最后通過使用有限元軟件ANSYS和MEMS的專門設(shè)計與分析軟件MEMS Pro來進行MEMS器件的計算機輔助設(shè)計與仿真研究。在前面對硅微諧振器工作機理的分析及其所建立的宏模型的基礎(chǔ)上，通過使用計算機輔助設(shè)計和分析技術(shù)進行了硅微機械諧振器的參數(shù)設(shè)計、版圖設(shè)計、工藝模擬、三維圖