多晶SiC梳齒驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、微機電系統(tǒng)(MEMS)基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)微型化和智能化的發(fā)展趨勢而產(chǎn)生，由微驅(qū)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(qū)動器既要求材料性能優(yōu)越，又要求應(yīng)用設(shè)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(xué)、機械和化學(xué)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(guān)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(qū)動

2、器，采用有限元分析方法進行了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計。主要工作如下：第一，通過對目前MEMS發(fā)展?fàn)顩r，碳化硅材料的特性及其在MEMS中應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，論證了設(shè)計分析多晶碳化硅材料靜電梳齒驅(qū)動器的必要性。通過對靜電梳齒驅(qū)動器原理的深入分析，獲取了設(shè)計中用到的一些關(guān)鍵參數(shù)及指標(biāo)。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(qū)動結(jié)構(gòu)的有限元模型，對該結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析，得到了前6階固有頻率和振型。并將該結(jié)構(gòu)與相同幾何參數(shù)的硅靜電梳齒驅(qū)動器

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