MEMS宏模型建模理論與方法的研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)的建模和仿真是MEMS研究的一個(gè)重要方向，而MEMS器件通常都涉及多個(gè)能量域之間的耦合，對(duì)于包含有傳感器、執(zhí)行器及控制單元的復(fù)雜的MEMS系統(tǒng)，對(duì)單個(gè)元件進(jìn)行靜態(tài)分析已不能滿足要求，必須要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的模擬分析，而要進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析的關(guān)鍵是要建立MEMS器件的宏模型。宏模型的建立方法較多，本文主要討論比較了幾種目前比較常用的微系統(tǒng)的宏模型建模和仿真方法，包括集總參數(shù)法、等效電路法、硬件描述語(yǔ)言宏模型以及節(jié)點(diǎn)分析法等，并在

2、此基礎(chǔ)上對(duì)通過集總參數(shù)法和等效電路法的聯(lián)合使用來建立MEMS器件的宏模型進(jìn)行了研究，并用這種方法建立了靜電驅(qū)動(dòng)的微懸臂梁和微鏡的器件級(jí)宏模型，同時(shí)對(duì)懸臂梁在靜電作用下的靜態(tài)位移特性進(jìn)行了分析，這兩種結(jié)構(gòu)是MEMS器件中比較常見的基本結(jié)構(gòu)，研究它們?cè)陟o電作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)MEMS本理論的發(fā)展及器件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化都具有重要的意義。
　　 另外本文還對(duì)系統(tǒng)級(jí)宏模型的建模方法進(jìn)行了一定的分析研究，在對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)的硅微諧振器的工作機(jī)理的研究基

3、礎(chǔ)上建立了硅微機(jī)械諧振器的系統(tǒng)級(jí)宏模型，并對(duì)之進(jìn)行了一定的分析驗(yàn)證。
　　 由于MEMS器件復(fù)雜多樣，所以必須借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與分析，因此在論文的最后通過使用有限元軟件ANSYS和MEMS的專門設(shè)計(jì)與分析軟件MEMS Pro來進(jìn)行MEMS器件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真研究。在前面對(duì)硅微諧振器工作機(jī)理的分析及其所建立的宏模型的基礎(chǔ)上，通過使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析技術(shù)進(jìn)行了硅微機(jī)械諧振器的參數(shù)設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、工藝模擬、三維圖