基于PZT-Si的微机电系统微驱动器的设计与仿真分析

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.

关键词：微驱动器、逆压电效应、稳定性、数值模拟

所属期刊栏目：18

分类号：TM282(电工材料)

资助基金：中国工程物理研究院重大项目和中国工程物理研究院重点学科项目资助

在线出版日期：2018-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：174-181