多晶SiC梳齒驅動器的結構分析與優(yōu)化設計.pdf

1、微機電系統(MEMS)基于現代科學技術微型化和智能化的發(fā)展趨勢而產生，由微驅動器、微型傳感器、信號處理和控制電路組成。作為MEMS的核心器件，微驅動器既要求材料性能優(yōu)越，又要求應用設計盡可能合理。作為目前MEMS中普遍使用的Si材料，不能用于諸如高溫，強輻射和強腐蝕性等極端環(huán)境下。碳化硅材料以其優(yōu)越的電學、機械和化學性能成為替代硅材料的首選材料，受到越來越多研究者的關注。論文針對目前微執(zhí)行器發(fā)展的趨勢和需求，對多晶碳化硅材料靜電梳齒驅動

2、器，采用有限元分析方法進行了結構分析與優(yōu)化設計。主要工作如下：第一，通過對目前MEMS發(fā)展狀況，碳化硅材料的特性及其在MEMS中應用現狀的分析，論證了設計分析多晶碳化硅材料靜電梳齒驅動器的必要性。通過對靜電梳齒驅動器原理的深入分析，獲取了設計中用到的一些關鍵參數及指標。第二，使用有限元分析軟件，建立10梳齒多晶碳化硅靜電梳齒驅動結構的有限元模型，對該結構進行模態(tài)分析，得到了前6階固有頻率和振型。并將該結構與相同幾何參數的硅靜電梳齒驅動器

3、進行了比較，結果表明，前者具有較高的固有頻率，與理論預言相符合。通過對不同參數的多晶碳化硅靜電梳齒器進行模態(tài)分析，系統分析了不同參數對結構固有頻率的影響，為優(yōu)化設計提供理論依據。第三，根據靜電梳齒驅動器的性能指標，利用有限元軟件，首先對多晶碳化硅靜電梳齒驅動器的固有頻率進行優(yōu)化設計。其次，特別針對靈敏度進行了優(yōu)化設計，得到靈敏度較高的結構參數。最后，在模態(tài)分析的基礎上，對多晶碳化硅材料靜電梳齒驅動器采用簡化模型(ROM)，進行諧響應分析