基于MEMS技術(shù)的低閾值電壓靜電型微繼電器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、靜電型微繼電器的閾值電壓是衡量其性能的一個(gè)重要指標(biāo)，是靜電型微繼電器實(shí)用化的關(guān)鍵。迄今為止，還沒(méi)有其閾值電壓能與普通的電子電路工作電壓(5V)相兼容的靜電型微繼電器的報(bào)道。靜電型微繼電器從驅(qū)動(dòng)方式上分為橫向驅(qū)動(dòng)和縱向驅(qū)動(dòng)，目前對(duì)縱向驅(qū)動(dòng)方式研究的比較多，而對(duì)橫向驅(qū)動(dòng)方式研究的相對(duì)較少。本文在闡述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外典型的靜電型微繼電器結(jié)構(gòu)及其性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于MEMS技術(shù)的表面工藝加工的梳齒結(jié)構(gòu)橫向驅(qū)動(dòng)靜電型微繼電器，文中給出了該

2、微繼電器的理論模型，利用Coventor軟件進(jìn)行了模擬仿真，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了梳齒結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸。理論和模擬分析表明，其工作電壓能與普通的電子電路工作電壓相兼容，因而此結(jié)構(gòu)具有較大的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。 本文主要基于以下科研項(xiàng)目編寫(xiě)：安徽省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)科研計(jì)劃項(xiàng)目“CMOS兼容的低閾值電壓靜電型微繼電器研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2006KJ026A)。 論文的主要工作和取得的成果如下，： 1.從電容的基本物理

3、模型出發(fā)，對(duì)梳齒單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)化，得到了梳齒單元的三維電容分布模型。提出每個(gè)梳齒單元中都包含三種電容：側(cè)面平板電容，側(cè)面邊緣電容和梳齒頂部與對(duì)應(yīng)梳齒根部形成的平板電容。為這三種電容分別建立了解析模型，由此得到了考慮電容邊緣效應(yīng)的閾值電壓解析模型。 2.提出了多級(jí)梳齒驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)低閾值電壓的靜電型微繼電器。這樣的設(shè)計(jì)可以在不修改工藝流程的情況下，以修改器件結(jié)構(gòu)層版圖的方式提高器件的整體性能。使所設(shè)計(jì)的靜電型微繼電器的閾值電壓降