多层梁机电耦合系统的等效电路宏模型

实现MEMS器件系统级模拟的关键是建立其宏模型。由单层梁构成的机电耦合系统的等效电路宏模型 ,已做过深入的研究 ,但实际的MEMS器件通常都是多层的 .本文提出了一种基于力 电压 (F V)类比的、适用于由多层梁构成的机电耦合系统的等效电路宏模型 ,该模型可进行小信号时域和频域分析 ,能为多层梁机电耦合系统的设计带来很大的方便。模拟结果表明 ,该模型具有较高的精度     

多层梁机电耦合系统的等效电路宏模型

实现MEMS器件系统级模拟的关键是建立其宏模型。由单层梁构成的机电耦合系统的等效电路宏模型，已做过深入的研究，但实际的MEMS器件通常都是多层的．本文提出了一种基于力一电压(F-V)类比的、适用于由多层梁构成的机电耦合系统的等效电路宏模型，该模型可进行小信号时域和频域分析，能为多层梁机电耦合系统的设计带来很大的方便。模拟结果表明，该模型具有较高的精度。     

F-I类比方法及MEMS梁的等效电路宏模型

建立了一种基于力-电流( F- I)类比、适用于梁结构机电耦合系统小信号时域及频域分析的等效电路宏模型,与已有的基于力-电压( F- V)类比的等效电路宏模型相比,基于F- I类比的等效电路宏模型的电网络与原来的机械网络具有相同的拓扑结构,因此,基于F- I类比的等效电路宏模型能为复杂机电系统等效电路宏模型的建立带来很大的方便.模拟结果表明该模型具有较高的精度.     

F-I类比方法及MEMS梁的等效电路宏模型

建立了一种基于力-电流(F-I)类比、适用于梁结构机电耦合系统小信号时域及频域分析的等效电路宏模型,与已有的基于力-电压(F-V)类比的等效电路宏模型相比,基于F-I类比的等效电路宏模型的电网络与原来的机械网络具有相同的拓扑结构,因此,基于F-I类比的等效电路宏模型能为复杂机电系统等效电路宏模型的建立带来很大的方便.模拟结果表明该模型具有较高的精度.     

理想静电传感器的大信号等效电路宏模型

从MEMS器件的机电耦合关系式出发，采用关系式各项与电路相对应的方法，研究了刚性平行极板纵向运动静电换能器的大信号等效电路的宏模型，其中利用了SPICE中的多项式受控源的形式来简化等效电路结构。对带有此刚性极板结构的集总参数的理想静电传感器进行系统级模拟，并对所建立的传感器大信号等效电路宏模型进行了分析及验证。     

力电耦合MEMS器件非线性行为的模拟

大多数MEMS器件(如梁、膜等)工作时本身是非线性的,因此很难用刚体假设的方法等效为集总参数的宏模型.模态分析法提供了一种有效的方法.本文以静电驱动两端固定梁为例,介绍了存在机电耦合时的公式,然后利用硬件描述语言VHDL-AMS对其描述,建立相应的动态宏模型,给出了模拟和分析结果,并与利用Coventor软件分析的结果进行了比较.     

力电耦合MEMS器件非线性行为的模拟

大多数MEMS器件(如梁、膜等)工作时本身是非线性的，因此很难用刚体假设的方法等效为集总参数的宏模型。模态分析法提供了一种有效的方法。本文以静电驱动两端固定梁为例，介绍了存在机电耦合时的公式，然后利用硬件描述语言VHDL-AMS对其描述，建立相应的动态宏模型，给出了模拟和分析结果，并与利用Coventor软件分析的结果进行了比较。     

力电耦合MEMS器件非线性行为的模拟

大多数MEMS器件 (如梁、膜等 )工作时本身是非线性的 ,因此很难用刚体假设的方法等效为集总参数的宏模型。模态分析法提供了一种有效的方法。本文以静电驱动两端固定梁为例 ,介绍了存在机电耦合时的公式 ,然后利用硬件描述语言VHDL AMS对其描述 ,建立相应的动态宏模型 ,给出了模拟和分析结果 ,并与利用Coventor软件分析的结果进行了比较。     

微机电系统计算机辅助设计的研究

微机电系统(MEMS)的计算机辅助设计(CAD)是MEMS实现商品化的重要基础。文章介绍了MEMSCAD的概况和技术特点，提出了一种MEMSCAD的典型体系结构和MEMS建摸与模拟的层次，重点研究了微机电系统中的耦合场分析和宏模型与系统级模拟等关键问题。     

MEMS微传感器件IP库的建立方法

为实现MEMS器件系统级的模拟,运用等效电路宏模型的方法建立相应的IP模型库单元。本文以悬臂梁结构的微传感器为例,描述了如何根据基本结构与数学方程建立等效电路宏模型,并采用COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证,最后通过我们自行开发的IP库单元建立接口软件对单元进行了封装与入库。     

悬臂梁的受控源等效电路宏模型的建立及验证

针对能代表MEMS器件特征的悬臂梁结构,采用了SPICE中标准多项式受控源的形式建立悬臂梁的多模态小信号等效电路宏模型.在外力的作用下,用SPICE软件对此悬臂梁宏模型和外加电路进行了系统级的模拟,得到分布参数的力传感器的输出电压幅频特性曲线;最后采用COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证.     

热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响

MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导.     

热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响

MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导.     

固支梁微传感器等效电路宏模型及IP库的建立

针对 MEMS器件中的固支梁结构 ,采用了 SPICE中标准多项式受控源的形式和模态分析的方法 ,运用 F-I类比的电路形式建立了固支梁微传感器的多模态小信号等效电路宏模型 ,并建立了相应的 IP模型库单元。在外加力作用下 ,用 SPICE软件调用固支梁的 IP库并结合外加电路进行了系统级的模拟 ,得到微传感器分布参数的电学参量输出特性曲线 ;最后采用 COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证     

MEMS器件VHDL-AMS宏模型

随着MEMS集成度的提高,迫切需要有相应的CAD工具进行系统级的设计与模拟,由于MEMS器件的工作原理包含了多种能量的耦合,宏模型的建立成了系统级设计的“瓶颈”。模拟硬件描述语言(如VHDL-AMS)提供了一种有效的方法,即建立起表示MEMS器件动态特性的常微分方程和代数方程(DAE),然后对其描述,形成相应的库单元,利用现有电路分析软件进行系统级模拟。本文介绍了MEMS器件VHDL描述的过程,并给出了横向谐振器描述的例子。     

热电耦合微执行器温度分布的节点分析法

MEMS系统设计的节点分析法已经被成功地用于机械或机电耦合器件的仿真,但其无法用于热执行器中热-电耦合问题的分析仿真.本文提出一种通过傅里叶变换使用节点分析法动态分析仿真热执行器中热电耦合问题的方法,并建立了热执行器中基本单元--梁单元的热电耦合模型.这种模型的分析计算结果与有限元软件ANSYS吻合较好.     

悬臂梁的受控源等效电路宏模型的建立及验证

针对能代表MEMS器件特征的悬臂梁结构 ,采用了SPICE中标准多项式受控源的形式建立悬臂梁的多模态小信号等效电路宏模型。在外力的作用下 ,用SPICE软件对此悬臂梁宏模型和外加电路进行了系统级的模拟 ,得到分布参数的力传感器的输出电压幅频特性曲线 ;最后采用COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证。     

悬臂梁的受控源等效电路宏模型的建立及验证

针对能代表MEMS器件特征的悬臂梁结构，采用了SPICE中标准多项式受控源的形式建立悬臂梁的多模态小信号等效电路宏模型。在外力的作用下，用SPICE软件对此悬臂梁宏模型和外加电路进行了系统级的模拟，得到分布参数的力传感器的输出电压幅频特性曲线；最后采用COVENTORWARE软件进行了模型的各个模态的谐振频率和相关曲线的验证。     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

热电耦合微执行器温度分布的节点分析法

MEMS系统设计的节点分析法已经被成功地用于机械或机电耦合器件的仿真，但其无法用于热执行器中热电耦合问题的分析仿真．本文提出一种通过傅里叶变换使用节点分析法动态分析仿真热执行器中热电耦合问题的方法，并建立了热执行器中基本单元——梁单元的热电耦合模型．这种模型的分析计算结果与有限元软件ANSYS吻合较好．