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MOEMS静电旋转梳齿驱动器的标准化研究

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第一章绪论

1.1 MEMS概述

1.2微驱动器

1.3静电旋转梳齿驱动器

1.4 MEMS驱动结构标准化研究

1.5本文的研究内容

第二章旋转梳齿驱动结构研究

2.1旋转梳齿结构的数学分析

2.2典型旋转梳齿结构的仿真研究

2.3典型旋转梳齿结构对横向自由度的消除

2.3.1双间隙旋转梳齿结构的数学分析

2.3.2双间隙旋转梳齿结构的仿真分析

2.4双间隙旋转梳齿结构的改进

2.5旋转梳齿结构响应的线性化表示

2.6旋转梳齿结构标准化研究

第三章对称旋转梳齿结构的数学分析

3.1对称旋转梳齿结构的能量分析

3.2对称旋转梳齿结构电容

3.2.1顺时针旋转时的结构电容

3.2.2逆时针旋转时的结构电容

3.3影响对称旋转梳齿结构旋转角度的相关因素

3.3.1结构短路角度

3.3.2结构极限角度

3.4对称旋转梳齿结构的旋转角度

第四章对称旋转梳齿结构的仿真分析

4.1对称旋转梳齿结构的相关参数

4.2顺时针旋转时结构电容与旋转角度

4.2.1顺时针旋转时结构电容

4.2.2顺时针旋转时的结构电容与旋转角度分析

4.3逆时针旋转时结构电容与旋转角度

4.3.1逆时针旋转时结构电容

4.3.2逆时针旋转时的结构电容与旋转角度分析

4.4影响对称旋转梳齿结构旋转角度的相关因素

4.4.1结构短路角度

4.4.2结构极限角度

4.5对称旋转梳齿结构的旋转角度

4.5.1顺时针旋转时的最大旋转角度

4.5.2逆时针旋转时的最大旋转角度

4.6对称旋转梳齿结构的驱动电压与旋转角度

4.6.1顺时针旋转时驱动电压与旋转角度

4.6.2逆时针旋转时驱动电压与旋转角度

4.7对称旋转梳齿结构标准化研究

4.7.1对称旋转梳齿结构响应的线性化

4.7.2对称旋转梳齿结构的模块化

第五章对称旋转梳齿驱动器的制备工艺

5.1 MEMS加工工艺简介

5.2旋转梳齿结构的制备

5.3对称旋转梳齿结构的制备

第六章基于对称旋转梳齿驱动结构的微镜设计

6.1旋转微镜简介

6.2对称旋转梳齿微镜的镜面设计

6.2.1镜面镀膜金属

6.2.2表面粗糙度的影响

6.3微镜的加工工艺

6.4微镜的仿真分析

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

旋转梳齿驱动器是MEMS静电驱动中常用的重要部件。现有的典型旋转梳齿驱动结构有三个自由度,其中横向自由度对驱动器的性能影响较大,导致旋转角度偏小、响应非线性化严重。双间隙旋转梳齿驱动结构减小了横向位移,使旋转角度和响应线性化有所改善,但是,由于减小了电容变化率,导致驱动电压较大。并且双间隙旋转梳齿驱动结构采用齿根变薄的方法,降低了齿的弹性系数,使动齿和固齿容易接触短路。  针对已有旋转梳齿驱动结构的缺陷,结合MEMS标准化的要求,设计了一种新型对称旋转梳齿驱动器。由于采用对称结构,消除了横向位移和纵向位移,结构只有一个旋转自由度,较好地改善了旋转梳齿驱动结构的性能,具有旋转角度大、驱动电压小以及响应线性化等优点。同时,该结构可进一步扩展为应用于不同场合的模块化系列化的结构,利于标准化。  通过分析旋转梳齿驱动结构,提出MEMS旋转梳齿驱动结构的标准化需要重点考虑和解决的几个问题,即:模块化系列化的结构、大的旋转角度、小的驱动电压和线性化响应。

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