Модель равновесия подвижных элементов микромеханических зеркал с внутренними подвесами
Виды микрооптикоэлектромеханических систем. Анализ конструкции интегральных микромеханических зеркал с крестообразным и интегрированным внутренними подвесами. Разработка модели равновесия зеркальных элементов и ее использование при их проектировании.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 51,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Модель равновесия подвижных элементов микромеханических зеркал с внутренними подвесами
Одним из направлений развития микрооптикоэлектромеханических систем является разработка и исследование микромеханических зеркал (ММЗ). Данные микромеханические компоненты находят широкое применение как в микросистемах управления оптическими потоками, так и в лазерных и оптических дальномерах, используемых в системах ориентации и навигации подвижных объектов по рельефу местности [1, 2].
В работах [3, 4] рассмотрены конструкции интегральных микромеханических зеркал с крестообразным [5] и интегрированным внутренними подвесами [6], соответственно.
Для отклонения зеркального элемента в предложенных микромеханических компонентах применяются электростатические приводы (ЭСП). Всем электростатическим приводам присущ эффект неконтролируемого электростатического притяжения [7-10]. Критерии, позволяющие определить условия наступления данного эффекта, могут быть получены из модели равновесия зеркального элемента.
Разработанная модель равновесия зеркальных элементов предложенных микромеханических компонентов может быть представлена в нормированном виде:
,(1)
где W, n, U* - безразмерные переменные, определяемые выражениями:
;(2)
;(3)
,(4)
где е - относительная диэлектрическая проницаемость воздушного зазора; е0 - электрическая постоянная; l1, l2 - расстояния от оси вращения до краев неподвижных электродов электростатических приводов; w - ширина неподвижных электродов; d - расстояние между неподвижными электродами электростатических приводов и зеркальным элементом; в, вmax - угол и максимальный угол отклонения зеркального элемента; kв - коэффициент жесткости упругого подвеса зеркального элемента; Uот - отклоняющее напряжение; L - длина зеркального элемента.
На рис. 1 представлена зависимость относительного смещения зеркального элемента W от приведенного напряжения U* при изменении относительного размера n неподвижных электродов электростатических приводов.
Рис. 1. Зависимость относительного смещения зеркального элемента W от приведенного напряжения U*
Кривые на рис. 1 отражают поведение зеркального элемента ММЗ при изменении управляющих напряжений на электростатических приводах. Оптимумы кривых определяют два состояния системы: нижняя ветвь соответствует устойчивому состоянию системы, а верхняя - неустойчивому. В неустойчивом состоянии системы малейшее изменение управляющих напряжений приводит к наступлению эффекта неконтролируемого электростатического притяжения и, соответственно, поломки устройства. Таким образом, работа электростатических приводов ММЗ должна выполняться в нижней части кривых. На расположение оптимума также влияет конфигурация электростатических приводов, в частности размеры неподвижных электродов ЭСП.
На рис. 2 и 3 представлены зависимости критических значений относительного смещения зеркального элемента W и приведенного напряжения U* определяющих наступление эффекта неконтролируемого электростатического притяжения от относительного размера неподвижных электродов n.
Рис. 2. Зависимость относительного смещения зеркального элемента W от относительного размера неподвижных электродов n ЭСП
С использованием выражений (1)-(4) и рис. 2, 3 можно определить максимальное значение отклоняющего напряжения приводящего к наступлению эффекта неконтролируемого электростатического притяжения при движении зеркального элемента (например, при n=2):
Рис. 3. Зависимость приведенного напряжения U* от относительного размера неподвижных электродов n электростатических приводов
микромеханический зеркало равновесие
;(5)
.(6)
Однако, выражение (5) позволяет определить только максимальное значение постоянного отклоняющего напряжения Uот1. При подачи отклоняющего напряжения, изменяющегося по определенному гармонического закону, максимальное значение Uот2, приводящее к наступлению неконтролируемого электростатического притяжения, будет больше чем Uот1. Это связано с влиянием коэффициента электростатической упругости, создаваемого электростатическими актюаторами. В этом случае выражение для определения максимального значения отклоняющего напряжения при котором наступает эффект неконтролируемого электростатического притяжения примет следующий вид:
.(7)
микромеханический зеркало равновесие
Разработанная модель равновесия зеркальных элементов и полученные результаты моделирования могут использоваться при проектировании микромеханических зеркал с внутренними подвесами.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (шифр проекта «8.5757.2011»).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обзор и анализ разработок микромеханических гироскопов и постановка задачи исследования. Разработка структуры и выбор типа модуляции, обобщённая структурная схема автоколебательной системы. Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 11.03.2012Расчет параболических зеркальных антенн. Расчет диаметров зеркал, фокусных расстояний и профилей зеркал. Расчет облучателя. Расчет характеристик антенны. Выбор схемы и расчет поляризатора. Выбор размеров волновода. Расчет возбуждающего устройства.
курсовая работа [720,5 K], добавлен 11.01.2008Основные модификации зеркальных антенн, в которых для фокусирования высокочастотной электромагнитной энергии используется явление зеркального отражения от криволинейных металлических поверхностей (зеркал). Конструктивные особенности и типы антенн.
курсовая работа [303,5 K], добавлен 25.12.2008Классификация и разновидности датчиков, их функциональные особенности и сферы практического применения. Обзор и принципы работы, функции микромеханических систем. Принципы и значение подготовки кадров в ТУСУР по направлению микросистемная техника.
реферат [670,7 K], добавлен 18.04.2015Изучение современных тенденций в области проектирования интегральных микросхем и полупроводниковых приборов. Анализ алгоритма создания интегральных микросхем в среде Cadence Virtuoso. Реализация логических элементов с использованием NMOS-транзисторов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.11.2013Промывка механических деталей. Чистка оптических деталей и узлов. Сборка неподвижных зеркал и призм. Методы центрировки зеркала или призмы в оправе. Сборка вращающихся призм. Выравнивание изображения. Юстировка призмы методом половинных поправок.
реферат [1,5 M], добавлен 29.11.2008Комплементарные МДП-схемы интегральных микросхем и построение их логических элементов: динамическая мощность и составляющие элементов с вентильным и блокирующим КМДП-транзисторами. Упаковка транзисторов в кристаллах микропроцессорных технологий.
реферат [1,5 M], добавлен 12.06.2009Волноводы, их назначение и виды: однородный, с сосредоточенной на конце массой. Концентраторы упругих колебаний, ограничения при проектировании и виды: ступенчатый, экспоненциальный, конусный, катеноидальный, каплевидный, их преимущества и недостатки.
реферат [168,8 K], добавлен 26.01.2009Триггерные устройства как функциональные элементы цифровых систем: устойчивые состояния электрического равновесия бистабильных и многостабильных триггеров. Структурные схемы и классификация устройств, нагрузки и быстродействие логических элементов.
реферат [247,1 K], добавлен 12.06.2009Выпуск и применение интегральных микросхем. Конструирование и технология толстопленочных гибридных интегральных микросхем. Коэффициент формы резисторов. Защита интегральных микросхем от механических и других воздействий дестабилизирующих факторов.
курсовая работа [234,5 K], добавлен 17.02.2010Расчет и проектирование резистивных элементов. Конструирование пленочных конденсаторов. Описание строения и функционального назначения индуктивных элементов. Характеристика навесных компонент ГИС. Методы термического испарения и катодного напыления.
методичка [1,4 M], добавлен 28.12.2011История развития радиолокации и радаров. Сущность явления отражения радиоволн от различных объектов. Использование для радиолокации антенны в виде параболических металлических зеркал. Определение расстояния и скорости цели, расчет ее траектории.
презентация [2,6 M], добавлен 30.03.2015Виды и способы резервирования как метода повышения надежности технических систем. Расчет надежности технических систем по надежности их элементов. Системы с последовательным и параллельным соединением элементов. Способы преобразования сложных структур.
презентация [239,6 K], добавлен 03.01.2014Закономерности систем, оценка их сложности. Модель типа "Черный ящик". Информационная модель на основе технологии IDEF1X. Функциональная модель на основе технологии IDEF0. Способность охранять частичную работоспособность при отказе отдельных элементов.
курсовая работа [333,2 K], добавлен 25.01.2015Анализ электрических характеристик интегральных схем и модели их элементов. Моделирование диодов на основе р-п-перехода в программе PSPICE: эмиссия, температурный потенциал, напряжение пробоя, диффузионная емкость, вольтфарадная характеристика.
реферат [432,2 K], добавлен 13.06.2009Создание интегральных схем и развитие микроэлектроники по всему миру. Производство дешевых элементов электронной аппаратуры. Основные группы интегральных схем. Создание первой интегральной схемы Килби. Первые полупроводниковые интегральные схемы в СССР.
реферат [28,0 K], добавлен 22.01.2013Определение структуры и параметров объекта управления электроприводом (ЭП). Расчёт параметров элементов структурной схемы двухконтурной системы ЭП. Выбор элементов задатчика тока возбуждения. Разработка конструкции блока управления электропривода.
реферат [158,0 K], добавлен 29.07.2009Стандарты сотовых систем. Сетевые и радиоинтерфейсы. Интерфейсы с внешними и внутренними интерфейсами. Подвижная станция. Эстафетная передача. Роуминг и обновление данных местонахождения. Основные характеристики стандарта GSM. Перемежение (интерливинг).
презентация [1,9 M], добавлен 16.03.2014Принцип действия прибора, его основные параметры и характеристики. Зависимость барьерной ёмкости перехода от обратного напряжения. Максимальный прямой ток через переход. Расчёт активных элементов интегральных микросхем. Контактная разность потенциалов.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 11.12.2016Описание и анализ конструкции диффузионного резистора. Оптимизация его конструкции с учетом критерия минимальной площади. Последовательность операций планарно-эпитаксиальной технологии производства биполярных полупроводниковых интегральных микросхем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.11.2013
