L

14.12.2015

aboratorium MEMS i mikronapędów

Ćwiczenie nr 5

Badanie czujnika typu RF MEMS switch

Michał Kucharski

ET-DI-2 L2

I. Wstęp teoretyczny

Czujniki RF MEMS switch to czujniki, w których dokonuje się odkształcenie, na skutek działania napięcia zasilającego. Odkształcenie następuje na skutek działania pola elektrostatycznego. Pole to powoduje wyginanie ramienia czujnika w kierunku podłoża. RF to układy pracujące z falami radiowymi i krótszymi. W ćwiczeniu należy zbadać stosunek napięcia zasilającego do odgięcia czujnika.

Rys.1. Badany czujnik

Rys.2. Rozkład pola elektrycznego w programie FEM Rys.3. Potencjał elektryczny

Rys.3. Deformacja czujnika

II. Opracowanie wyników obliczeń.

Wpływ długości belki czujnika na wartości przemieszczeń:

bh=2

bw=4

gap=2

U=120

	bl=120	bl=150	bl=180
Time	uy
10	-5,26E-04	-1,29E-03	-2,67E-03
20	-2,11E-03	-5,16E-03	-1,07E-02
30	-4,75E-03	-1,17E-02	-2,44E-02
40	-8,46E-03	-2,09E-02	-4,40E-02
50	-1,33E-02	-3,29E-02	-7,02E-02
60	-1,92E-02	-4,80E-02	-0,10377
70	-2,63E-02	-6,62E-02	-0,14595
80	-3,45E-02	-8,80E-02	-0,19862
90	-4,40E-02	-0,11357	-0,2648
100	-5,48E-02	-0,14351	-0,34988
110	-6,69E-02	-0,17843	-0,46541
120	-8,05E-02	-0,21923	-0,65016

Wpływ szerokości belki czujnika na wartości przemieszczeń:

bl=150

bh=2

gap=2

U=120

	bw=3	bw=4	bw=5
Time	uy
10	-1,28E-03	-1,29E-03	-1,28E-03
20	-5,14E-03	-5,16E-03	-5,15E-03
30	-1,16E-02	-1,17E-02	-1,16E-02
40	-2,08E-02	-2,09E-02	-2,08E-02
50	-3,28E-02	-3,29E-02	-3,29E-02
60	-4,78E-02	-4,80E-02	-4,79E-02
70	-6,60E-02	-6,62E-02	-6,61E-02
80	-8,77E-02	-8,80E-02	-8,78E-02
90	-0,1132	-0,11357	-0,11335
100	-0,14303	-0,14351	-0,14323
110	-0,17782	-0,17843	-0,17807
120	-0,21846	-0,21923	-0,21878

Wpływ wysokości belki czujnika na wartości przemieszczeń:

bl=150

bw=4

gap=3

U=120

	bh=1,5	bh=2	bh=2,5
Time	uy
10	-1,34E-03	-5,67E-04	-2,91E-04
20	-5,39E-03	-2,27E-03	-1,16E-03
30	-1,22E-02	-5,12E-03	-2,62E-03
40	-2,17E-02	-9,12E-03	-4,66E-03
50	-3,42E-02	-1,43E-02	-7,30E-03
60	-4,96E-02	-2,06E-02	-1,05E-02
70	-6,81E-02	-2,82E-02	-1,44E-02
80	-8,99E-02	-3,70E-02	-1,88E-02
90	-0,11514	-4,71E-02	-2,38E-02
100	-0,14402	-5,84E-02	-2,95E-02
110	-0,17681	-7,12E-02	-3,58E-02
120	-0,21376	-8,53E-02	-4,28E-02

Wpływ grubości szczeliny pomiędzy elektrodami czujnika na wartości przemieszczeń:

bl=150

bh=2

bw=4

U=120

	gap=1,6
Time	uy
10	-2,00770E-03
20	-8,07803E-03
30	-1,83573E-02
40	-3,31060E-02
50	-5,27274E-02
60	-7,78196E-02
70	-0,10927
80	-0,14841
90	-0,19742
100	-0,26012
110	-0,34468
120	-0,47704

Wnioski:Zwiększenie długości i grubości szczeliny skutkuje zmniejszeniem odchylenia. Zmiana szerokości nie powoduje zmian w odkształceniu. Powiększenie długości wywołuje zmniejszenie wygięcia się próbki.