大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、射頻微機(jī)電系統(tǒng)(RF MEMS)是微機(jī)電技術(shù)在射頻領(lǐng)域的具體應(yīng)用，體現(xiàn)了微機(jī)電技術(shù)與射頻技術(shù)的結(jié)合。在這其中，RF MEMS開關(guān)是射頻微機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛，研究最深入的器件；RF MEMS開關(guān)體積小、質(zhì)量輕、功耗低、響應(yīng)速度快、易于IC集成的優(yōu)點(diǎn)，讓其廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星、航空航天、汽車、雷達(dá)等領(lǐng)域。然而，RF MEMS開關(guān)的可靠性問(wèn)題嚴(yán)重阻礙著RF MEMS開關(guān)的商業(yè)化趨勢(shì)。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者提出多種解決方法，盡管這

2、些辦法在一定程度上可以緩解開關(guān)的可靠性問(wèn)題，但是都沒(méi)有解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問(wèn)題。
　　為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問(wèn)題，我們分析了RF MEMS開關(guān)的失效模型，了解到導(dǎo)致RF MEMS開關(guān)的可靠性問(wèn)題的內(nèi)部原因是開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問(wèn)題。要徹底的消除介質(zhì)層的電荷積累問(wèn)題，就要從開關(guān)的驅(qū)動(dòng)原理上入手，改變施加在介質(zhì)層兩邊的高電場(chǎng)。因此，靜電斥力驅(qū)動(dòng)被提出可以消除開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問(wèn)題。然而，靜電斥力驅(qū)動(dòng)由于自身驅(qū)動(dòng)

3、機(jī)理的原因，其驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高導(dǎo)致靜電斥力驅(qū)動(dòng)一直無(wú)法得到大規(guī)模的推廣。因此，為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問(wèn)題，并且進(jìn)一步推動(dòng)RF MEMS開關(guān)的大范圍的應(yīng)用，我們?cè)陟o電斥力驅(qū)動(dòng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種能解決RF MEMS開關(guān)可靠性問(wèn)題，同時(shí)也能解決驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)高、滿足RF MEMS開關(guān)的實(shí)用化要求的大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動(dòng)器。
　　首先通過(guò)有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步的對(duì)靜電