MEMS i mikronapędy 02.12.2010

ET-DI2 – L6

Grupa nr 3:

Adrian Muniak

Mateusz Matejek

Ćwiczenie V

Badanie czujnika typu RF MEMS switch

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było przeprowadzenie symulacji badanego czujnika na który działano napięciem zasilającym. Pole elektrostatyczne powoduje wyginanie czujnika w kierunku podłoża. Należy również określić wpływ zmiany wymiarów czujnika na wartość odkształcenia.

Czujnik RF MEMS:

Mechaniczne właściwości materiałowe belki:

- gęstość – 2.329e-15 kg/(µm)3

- moduł Younga – 169e3 kg/(µm)(s)2

- współczynnik Poissona – 0.066.

Elektrostatyczne właściwości materiałowe:

- względna przenikalność elektryczna – 1.

Wymiary geometryczne belki:

− szerokość belki bw = 4 µm,

−długość belki bl = 150 µm,

−wysokość belki bh=2 µm,

−grubość szczeliny powietrznej gap = 2 µm.

Wymuszenia:

− napięcie zasilające U = 120 V.

Wykonane polecenia:

Rozkład pola elektrycznego

Wypadkowa deformacja dla ostatniego kroku:

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=1,5	gap=2	gap=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

Wnioski:

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