基于PZT-Si的微机电系统微驱动器的设计与仿真分析

作     者：史平安 万强 靳凡 SHI Ping-an;WAN Qiang;JIN Fan

作者机构：中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900 

基　　金：中国工程物理研究院重大项目 中国工程物理研究院重点学科项目资助 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2018年第18卷第18期

页      码：174-181页

摘      要：设计了一种基于PZT和Si的蟹爪型MEMS微驱动器,具有结构简单、响应速度快、输出位移大的特点。为了进一步优化结构、提高使用寿命,根据微驱动器的结构特征,建立了直流电压下PZT蟹爪梁的的力-电耦合数学模型,得到了驱动电压与变形量的关系曲线。采用数值模拟方法开展了压电层材料、厚度等参数对微驱动器驱动性能的影响研究,研究表明:相对于压电层厚度和输入电压的影响,压电材料性能是系统稳定性的主要影响因素。以弹性柔顺系数相对较低的"硬陶瓷"PZT-4作为压电层时,微驱动器的稳定性增强但驱动响应有所降低;而当选用弹性柔顺系数相对较大的"软陶瓷"PZT-5和PZT-5H作为压电层时,微驱动器的驱动效应增强而稳定性降低。在此基础上,对微驱动器的结构参数进行了优化分析,确定了蟹爪梁结构参数的最优组合,为微驱动器的设计和改进提供了理论指导。

主 题 词：微驱动器 逆压电效应 稳定性 数值模拟 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

馆 藏 号：203304924...