静电驱动阶梯型微悬臂梁振动特性分析
阶梯型微悬臂梁是低驱动电压MEMS器件中广泛采用的一种典型的低刚度结构.本文提出了阶梯型微悬臂梁固有频率近似解,并揭示了其振动特性与吸合特性的独特规律.首先基于欧拉－伯努利梁和修正的偶应力理论,建立阶梯型微悬臂梁运动方程;采用均布载荷作用下阶梯型微悬臂梁的静态变形函数描述微梁位移函数,将微梁运动方程转换为单自由度模型,获得静电力作用下微梁固有频率计算模型;通过有限元仿真对比验证了模型准确性,研究了不同结构参数的微梁振动特性.结果表明:阶梯型微悬臂梁固有频率随着电压的增加而降低,随宽度比增加而单调增加,随长度比增加呈现出先减小后增加变化规律;吸合电压最小值出现在其固有频率上升段,二者最小值不会同时出现,而由微梁宽度比决定.研究结果可用于低驱动电压MEMS器件设计和性能改进.
阶梯型微悬臂梁 静电驱动 振动特性 吸合特性
朱军华 姚珂 刘人怀
工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室,广州510610 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室,广州510610;暨南大学应用力学研究所,广州510632
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2017-10-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）