低壓狀態(tài)下微諧振梁擠壓膜阻尼的空氣分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本論文主要是研究在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)中空氣擠壓膜阻尼效應(yīng)對(duì)微諧振器件影響。微電子機(jī)械技術(shù)在過(guò)去的二十多年里發(fā)展非常迅速，出現(xiàn)了很多種微機(jī)電器件和系統(tǒng)，其中有一大類硅微諧振器件是利用微機(jī)械結(jié)構(gòu)在固有頻率處所具有的優(yōu)良振動(dòng)性能來(lái)工作的。微機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)一般采用靜電驅(qū)動(dòng)方式來(lái)驅(qū)功，由于靜電的能量密度較小，通常需要數(shù)十伏的高壓才能夠驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振，因此縮小微機(jī)械結(jié)構(gòu)與電極之間的間隙是降低驅(qū)動(dòng)電壓的有效方法。但是當(dāng)微機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)和電極

2、之間間隙縮小到一定程度時(shí)，空氣分子阻尼對(duì)微機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)的能量損失影響非常顯著，品質(zhì)因數(shù)是衡量這類微機(jī)械諧振系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其定義為存儲(chǔ)于振動(dòng)中的總能量于每個(gè)周期損耗的能量之比。
　　 本文提出了低壓下微機(jī)械諧振器件擠壓膜阻尼的二維分子動(dòng)力學(xué)仿真的一種高效算法，這不同于已有的一維仿真模型。運(yùn)用本文的仿真程序?qū)ψ杂煞肿訁^(qū)域中微諧振器的空氣擠壓膜阻尼進(jìn)行了研究，得到了諧振器件的品質(zhì)因數(shù)與工作環(huán)境壓力的關(guān)系。通過(guò)將仿真結(jié)果分別與以有