大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器的設(shè)計與仿真研究.pdf

1、射頻微機電系統(tǒng)(RF MEMS)是微機電技術(shù)在射頻領(lǐng)域的具體應(yīng)用，體現(xiàn)了微機電技術(shù)與射頻技術(shù)的結(jié)合。在這其中，RF MEMS開關(guān)是射頻微機電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛，研究最深入的器件；RF MEMS開關(guān)體積小、質(zhì)量輕、功耗低、響應(yīng)速度快、易于IC集成的優(yōu)點，讓其廣泛應(yīng)用于移動通信、衛(wèi)星、航空航天、汽車、雷達等領(lǐng)域。然而，RF MEMS開關(guān)的可靠性問題嚴重阻礙著RF MEMS開關(guān)的商業(yè)化趨勢。針對這一問題，國內(nèi)外的研究學(xué)者提出多種解決方法，盡管這

2、些辦法在一定程度上可以緩解開關(guān)的可靠性問題，但是都沒有解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題。
　　為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題，我們分析了RF MEMS開關(guān)的失效模型，了解到導(dǎo)致RF MEMS開關(guān)的可靠性問題的內(nèi)部原因是開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問題。要徹底的消除介質(zhì)層的電荷積累問題，就要從開關(guān)的驅(qū)動原理上入手，改變施加在介質(zhì)層兩邊的高電場。因此，靜電斥力驅(qū)動被提出可以消除開關(guān)介質(zhì)層的電荷積累問題。然而，靜電斥力驅(qū)動由于自身驅(qū)動

3、機理的原因，其驅(qū)動電壓過高導(dǎo)致靜電斥力驅(qū)動一直無法得到大規(guī)模的推廣。因此，為了解決RF MEMS開關(guān)的可靠性問題，并且進一步推動RF MEMS開關(guān)的大范圍的應(yīng)用，我們在靜電斥力驅(qū)動基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種能解決RF MEMS開關(guān)可靠性問題，同時也能解決驅(qū)動電壓過高、滿足RF MEMS開關(guān)的實用化要求的大位移低電壓的靜電斥力微驅(qū)動器。
　　首先通過有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics在實驗上進行驗證，進一步的對靜電