两侧下拉电极MEMS压控电容的分析和优化

摘要

基于能量法对两侧下拉电极控制(SPEC)的MEMS(微机电系统)压控电容进行了分析和优化.使用数值迭代方法计算了压控电容可动极板的挠度试解函数,得到了试解函数形状在不同驱动电压下的曲线.计算结果与有限元仿真所得结果一致.在此基础上,给出了基于铝材料的两侧下拉电极MEMS压控电容的优化过程,得到了优化结果.对于初始应力5 MPa,杨式模量70 GPa,极板厚度1.5 μm,极板间距1 μm,总长度为600 μm的铝材料压控电容,控制电极采用70 μm的优化长度,可以实现变化比率为2:1电容变化比率.结果表明采用(SPEC)结构的压控电容,能有效地减小或避免静电微机械结构特有的"崩塌"效应,获得较大的电容调节范围.