硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析

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第一二章电容式微加速度计的结构设...

第一章引言图１．１静电力驱动式微型夹钳“”２．电磁力驱动微型夹钳电磁力驱动微型夹钳的驱动器一般包括线圈和电磁铁等，线圈所产生的电磁场驱动电磁铁运动，推动夹钳的卡爪完成夹持动作。

这类微型夹钳的卡爪能获得较大范围的开合量，夹持动作响应快，无磨损，控制简单，但是电磁线圈的结构难于用ｌｃ工艺兼容（难于用ＩＣ工艺加工），而且体积大，无法做的很小，还不能称为微夹钳。

３．压电式微夹钳图１－２为压电式微夹钳，驱动源是压电变换器。

通过施加电压，压电变换器产生长度变化，使钳口张合。

此微夹钳具有可控输出，无摩擦，易制作等优点，但是以压电元件驱动的微夹钳受压电元件尺寸的限制，难以做得很小。

压电元件的逆压电效应产生的变形量很小，通常为几～十几微米，不能满足微尺度操作的要求。

一般采用机械增幅机构，利用杠杆原理，来放大位移。

经过二、三级的放大，可以将压电元件的变形量放大到几百微米。

机械增幅机构中多采用柔性铰链，柔性铰链适合于实现小范围偏转的支承，可以作为杠杆支点和构件间的铰接点，体积容易做得很小，无机械摩擦、无间隙。

图１．２压电式微夹钳…１８第一章引言４．形状记忆合金微夹钳上文中提到机械增幅机构，机械增幅机构中多采用柔性铰链，柔性铰链适合于实现小范围偏转的支承，可以作为杠杆支点和构件间的铰接点，体积容易做得很小，无机械摩擦、无间隙。

柔性铰链绕轴作复杂运动的有限弹性角位移时，储存了一定的弹性势能，当机械增幅机械去掉驱动力之后，机构可以靠柔性铰链的弹性能恢复处理和记忆训练后，它对原有的形状具有记忆能力。

利用这种记忆效应来夹持、释放物体，这就是形状记忆合金夹钳的基本原理。

形状记忆合金是一种功能材料，经过一定的热处理和记忆训练后，对原有的形状具有记忆能力。

利用此记忆效应来夹持，释放物体。

如图１．３所示，通过加热由形状记忆合金组成的驱动单元Ｉ，使其产生变形，引起驱动单元ＩＩ变形，从而使钳爪闭合；反之，温度下降，变形恢复，钳爪张开。

形状记忆合金具有较高机械性能，抗蚀性能好，可恢复应变量大，恢复力大，本身既是驱动材料，又是结构材料，便于实现机构的简化和小型化。

微加工静电排斥驱动器特性分析

的ＭＥＭＳ静电排斥驱动器在１０的电压下实现了２１０Ｖ．
的驱动位移，－带宽为２ｋ，ｘ作Ｈｚ具有较快的响应速度。
关键词：ＭＥ；静电排斥微驱动器；压膜阻尼效应；动态分析ＭＳ中图分类号：Ｔ４Ｎ２１文献标志码：Ａｄｉ０３６／ｉｎ１０ —０Ｘ．０１１．８ｏ：１．９．ｓ．０３５１２１．０９ｊｓ２０
ａｔａｏａｒｅａｅｔａｉｏａｔａｔｅａｔａｏｓｆｒｉｉｏｍｉｄｂｅ“ ｕｌｉ ”ｐｅｏｅｏ．ｅａｔａｏｃｕｔｒｓｆｒｌｇｒｈｎｔｄｔｎｌｔｃｉｃｔｒｏｓｔｉｔｙｔｉａｔｈｒｉａｒｖｕｔｎｌｅｈＰｌｎｈｎｍｎｎＴｈｃｔｒ — ｕｉｐｅａｅｓｇａｓｒａｅｍｉｒｍａｈｎｎｏｙｉｃｎｐｏｅｓｓＴｔｄｈｙａｉｐｒｏｍａｃｆｔｅａｔａｏ，ｎｓｒｐｒｄｕｉｕｆｃｃｏｃｉｉｇｐｌｓｌｏｒｃｓｅ．ｏｓｙｔｅｄｎｍｃｅｆｒｎｅｏｃｕｔｒａｎｉｕｈｅｕｖｌｎｑｉａｅｔｍｏｅｆｔｅｅｅｔｓａｉｅｕｓｖｃｏｄｉｅｓｐｏｏｅ．Ｔｅｓｕｅｅａｒｆｍａｉｇｅｅｔａｄｄｌｏｈｌｃｒｔｔｒｐｌｉｅｍｉｒｒｒｉｒｐｓｄｈｑｅｚｉｌｄｍｐｎｆｃｎｏｃｖｉｆｅｕｎｙｅｐｎｅｏｈｃｏｄｖｒａｅｎｌｚｄｂｓｄｕｏｈｕｅｃｌｍｅｈｄｒｑｅｃｒｓｏｓｆｔｅｍｉｒｒｅｒａａｙｅａｅｐｎｔｅｎｍｒａｔｏ．ＴｈｔｔａｄｄｎｍｉｉｉｅｓａｉｎｙａｃｃｃａａｔｒｓｃｆｔｅａｔａｏｒｓｅｓｇａｗｈｔｇｔｉｔｒｅｏｔｒＴｅｒｓｌｈｗａｅｓａｉｉｐａｅｅｔｆｈｃｅｉｔｓｏｃｔｒｅｔｔｄｕｉｉｌｈｅｆｒｍｅｅ．ｈｅｕｔｓｏｔｔｈｔｔｄｓｌｃｍｎｒｉｈｕａｅｎｅｉｎｓｈｔｃｏ

MEMS致动器原理

Nickel is a (weakly) ferromagnetic material, used in magnetic microactuators. Au or Cu is used as a coil material.
Advantage
Large force Large displacement Low driving voltage
w = t = g = z0 = 2µm Vr =0V C’= dC/dx
Comb Drive Failure Modes
Example
释放应力
Scratch Drive Actuator (SDA)
SDA operation
1) Applied voltage bends SDA downward 2) When released, SDA returns to original shape 3) Reapplying voltage causes SDA to move a distance ‘dx’
Modes in Quartz
压电致动方式
压电致动的主要形式
块状压电晶体：结构紧凑，变形小，频率高；压电堆：位移较大，致动力很大，轴向尺寸大，对装配的要求高，驱动频率较高；压电薄膜：利于系统集成，致动力和位移小；双层压电梁：驱动力和变形大，频率低。
压电基本方程：
柔度
E 11 1
0.4 mm Mechanical Stop
Mirror
Principle and Features
William Tang, Ph.D. EECS Dept., 1990
Formulae
电场能量：静电力： C
Energy must include capacitance between the stator and the rotor and the underlying ground plane, which is typically connected at the rotor voltage.

硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析

硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析
田文超，贾建援
（安电子科技大学机电工程学院，西西安西陕７０７）１０１
摘要：针对目前横向加载单向变形静电微驱动器存在的位移过小或驱动电压过大的问题，出一种基于提纵横弯曲变形原理的硅基大位移低电压静电微驱动器模型，弹性力由传统意义的恢复力改变为驱动力，将
ＡｎａｙｉｆｔｅＳｉｒｃｕｔｒｗｉｈｌｒｅｄｉｐｌｃｍｅｌｓｓｏｈｉｍｃｏａｔａｏｔａｇｓａｅｎｔａｏｖｌａｅｎｄｌｗｏｔｇ
ＴＩＡＮｅｃａ，ＪＩＪａｙａＷｎｈｏＡｉｎｕｎ
推导出微驱动器挠度变形的控制方程．过仿真发现，驱动器的驱动位移高达１５通该４ｍ，大于目前微驱远
动器的变形量；驱动电压仅为５远低于目前微驱动器的驱动电压值．Ｖ，关键词：微电子机械系统；驱动类号：Ｈ７Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０１２０（０２０ —１９０１０－４０２１）４００—５
２１０２年８月
西安电子科技大学学报（自然科学版）
Ｊ０ＵＲＮＡＬ０ＦＸＩＩＤＡＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩ
Ａｕ．０１ｇ２２

微机电系统的基本工作原理分析

（a）电压源（b）电荷源
压电式传感器的等效电路
压电传感器也可以等效为一个电荷源与一个电容并联，此时，电路被视为一个电荷发生器，如图（b）所示。
由于高内阻，必须进行前置阻抗变换，将传感器的高阻抗输出变换成低阻抗输出。因此，前置放大器有两种作用：一是放大传感器输出的微弱信号；二是将它的高阻抗输出变换成低阻抗输出。
另外，在d0较小时，对于同样的Δd变化所引起的ΔC可以增大，从而使传感器灵敏度提高。
(二)面积变化型
面积变化式电容传感器在工作时的极距、介质等保持不变，被测量的变化使其有效作用面积发生改变。变面积式电容传感器的两个极板中，一个是固定不动的，称为定极板，另一个是可移动的，称为动极板。
图a是平板形直线位移式结构，其中极板1可以左右移动，称为动极板。极板2固定不动，称为定极板。。
2)静电执行器工作时需要较高的驱动电压也限制了它的应用。
3)当静电执行器电极板表面存在毛刺，灰尘时，存在电击穿危险，因此要求静电执行器的表面非常平整，必须做一个合适的隔离层，并应将其封装起来。
第五章热力效应
5.1工作原理分析
热驱动的机理是基于固体和流体的热膨胀。固体的线性膨胀符合以下公式：
= + 式中，为0 时固体的长度；为温度为t 是固体的长度；为热膨胀系数；t为温度。
压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。压阻效应的强弱可以用压阻系数π来表征。压阻系数π被定义为单位应力作用下电阻率的相对变化。压阻效应有各向异性特征，沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流，其电阻率变化会不相同。
2．2应用
压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器，把力学量转换成电信号。例如：压阻加速度传感器是在其内腔的硅梁根部集成压阻桥（其布置与电桥相似），压阻桥的一端固定在传感器基座上，另一端挂悬着质量块。当传感器装在被测物体上随之运动时，传感器具有与被测件相同的加速度，质量块按牛顿定律（第二定律）产生力作用于硅梁上，形成应力，使电阻桥受应力作用而引起其电阻值变化。把输入与输出导线引出传感器，可得到相应的电压输出值。该电压输出值表征了物体的加速度。

硅基动态数值偏低的原因

硅基动态数值偏低的原因好嘞，今天咱们聊聊硅基动态数值偏低的那些事儿，听起来高大上，其实就跟咱们生活中那些琐碎小事儿一样，掺杂着酸甜苦辣，让人哭笑不得。

想象一下，你每天起床，看着镜子里那个有点憔悴的自己，心里就开始盘算今天的工作。

结果一不小心，发现这工作进度真是慢得像蜗牛，怎么回事呢？这就是我们今天要谈的硅基动态数值偏低的问题了。

咱们得知道，硅基技术可不是个新鲜玩意儿，它就像是咱们日常生活中的电器，没电了就得充电。

可这个充电的过程就像是见到老同学，打个招呼唠叨个不停，结果就是浪费了太多时间。

硅基动态数值偏低，很多时候是因为它的性能瓶颈，就像我们在马路上开车，总有那几段拥堵路段，车速一下就给拖慢了。

想象一下，你急着赶到约会，结果前面那辆车像是铁打的，不动不动的，你的心情可想而知。

接着说说材料的问题。

材料的选择就像是炒菜的调料，好的调料能让菜肴鲜香四溢，差的调料就只能让人皱眉。

硅基材料有时候就不那么给力，像是大厨手里拿着一把生锈的刀，切菜的过程可想而知，效率低得让人发笑。

尤其是在高温、高压的环境下，硅基材料表现得更像是个小孩子，动不动就发脾气，真让人捉急。

咱们聊聊制造工艺。

现在的制造工艺就像是在拼乐高，讲究的是细节和耐心。

硅基动态数值偏低，往往是因为在生产过程中出现了些小瑕疵，就像你做的饭菜，如果盐放多了，那味道就全毁了。

你可能会觉得“这点小事儿没什么”，可事实是，这小瑕疵就可能让整个产品的性能大打折扣，谁能忍受一个“口味奇怪”的菜呢？然后，还有环境因素的影响。

你想，咱们人都需要个好环境才能发光发热，硅基技术也一样。

温度、湿度、甚至是周围的电磁干扰，都能让它的表现打折扣。

就像你在家里看球赛，外面突然停电了，心情瞬间就down到谷底。

硅基在这种环境下就像是被关在了小黑屋，怎么也发挥不出它应有的水平。

咱们不得不提一下成本。

成本的控制就像是在超市里捡便宜，省点钱谁都喜欢，可有时候为了省钱，就把质量给削减了。

micro-led的硅基驱动电路ip -回复

micro-led的硅基驱动电路ip -回复什么是硅基驱动电路（Si-Based Driver Circuit）？硅基驱动电路是一种用于控制和驱动微型LED（MicroLED）显示器的电路。

MicroLED是一种新型的显示技术，由数以百万计的微小LED组成，可以提供更高的分辨率、更高的亮度和更快的响应速度。

硅基驱动电路通过控制电流和电压来驱动这些微型LED，实现高质量的图像和视频显示。

硅基驱动电路的设计和制造是MicroLED显示器中至关重要的一部分。

它需要具备高精度和高稳定性，以确保准确的亮度和颜色表现。

此外，硅基驱动电路还需具备高效能和节能的特性，以便在长时间使用中能够保持稳定的性能，并减少对电力的需求。

如何设计硅基驱动电路？设计硅基驱动电路需要考虑几个关键因素。

首先，需要确定所需的驱动电流和电压范围。

这取决于MicroLED的特性和应用需求。

其次，需要选择合适的电源供应和滤波器来确保电路的稳定性和可靠性。

最后，需要设计电路的连接和布线，以确保信号传输的准确和可靠。

在具体的电路设计过程中，可以采用模拟电路和数字电路的结合。

模拟电路可以处理连续的信号和电压，而数字电路则可以处理离散的信号和逻辑。

结合两者可以提供更高的处理能力和更低的功耗。

在选择电路元件时，需要考虑电流和电压的要求。

例如，可以选择高精度的稳压器来提供准确的电压输出。

同时，还需要考虑功耗和热管理的问题，以确保电路的稳定性。

在设计完硅基驱动电路之后，还需要进行电路的验证和测试。

这可以通过模拟和实验来完成。

模拟可以帮助验证电路的性能和工作原理，而实验可以验证电路在实际应用中的可靠性和稳定性。

此外，还可以利用仿真软件来模拟电路的性能和工作情况。

如何制造硅基驱动电路？制造硅基驱动电路需要采用先进的半导体制造技术。

首先，需要准备硅基片（Silicon Wafer），并进行晶圆清洗和表面处理。

然后，在硅基片上进行光刻和蚀刻工序，以形成电路的结构图案。

低压大位移静电微驱动器驱动机理分析

低压大位移静电微驱动器驱动机理分析
田文超;陈志强;贾建援
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】针对微电子机械系统领域中横向加载单向变形静电微驱动器存在位移过
小或驱动电压过大的问题，提出一种纵横弯曲硅基大位移低电压静电微驱动器.分
析了静电调节力、温度应力和挤压力对微梁变形的影响.基于纵横弯曲理论，推导
出位移放大系数δ.仿真结果发现，纵横弯曲微驱动器的驱动机理实质是通过位移
放大系数δ，放大单向加载横向驱动器变形量，从而实现大位移、低电压驱动目的；
5 V驱动电压可实现高达17.5μm的位移，远大于目前传统横向加载单向变形微驱动器的变形量.
【总页数】5页(P85-89)
【作者】田文超;陈志强;贾建援
【作者单位】西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安 710071;西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安 710071;西安电子科技大学机电工程学院，陕西
西安 710071
【正文语种】中文
【中图分类】TH113
【相关文献】
1.硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析 [J], 田文超;贾建援
2.大位移多折叠梁静电驱动器的设计及力学性能分析 [J], 赵江铭;陈晓阳;王小静
3.基于能量法的微驱动器静电弹性耦合分析 [J], 李丽伟;朱荣;周兆英
4.扭臂式静电微驱动器的pulli-n现象分析 [J], 孙东明;董玮;玄伟;刘彩霞;王国东;陈维友
5.用于探针存储系统的硅微静电驱动器的分析 [J], 凌智勇;宋向前;丁建宁
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硅基大位移低驱动电压静电微驱动器变形分析
田文超;贾建援
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(039)004
【摘要】针对目前横向加载单向变形静电微驱动器存在的位移过小或驱动电压过大的问题,提出一种基于纵横弯曲变形原理的硅基大位移低电压静电微驱动器模型,将弹性力由传统意义的恢复力改变为驱动力,推导出微驱动器挠度变形的控制方程.通过仿真发现,该驱动器的驱动位移高达145μm,远大干目前微驱动器的变形量;驱动电压仅为5V,远低于目前微驱动器的驱动电压值.
【总页数】5页(P109-113)
【作者】田文超;贾建援
【作者单位】西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安710071;西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安710071
【正文语种】中文
【中图分类】TH73
【相关文献】
1.低压大位移静电微驱动器驱动机理分析 [J], 田文超;陈志强;贾建援
2.用于硅基氮化镓可调微镜的静电梳齿型微驱动器设计 [J], 刘昕;王永进;胡芳仁
3.大位移多折叠梁静电驱动器的设计及力学性能分析 [J], 赵江铭;陈晓阳;王小静
4.用于探针存储系统的硅微静电驱动器的分析 [J], 凌智勇;宋向前;丁建宁
5.一种新型3D微镜结构的静电驱动电压特性分析 [J], 王宝东;万江文;冯仁剑
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