تحلیل و طراحی مدار تشدید mems با ضریب کیفیت بالا و ولتاژ بایاس پایین

امروزه ادوات الکترونیکی از قبیل سلف، خازن، سوییچ، آنتن و مدار تشدید (رزوناتور) با استفاده از تکنولوژی mems ساخته میشوند. مدار تشدید (رزوناتور) عنصر کلیدی برای ساخت انواع فیلترها، میکسرها و اسیلاتورها میباشد. از مزایای رزوناتور ممزی خازنی (الکترواستاتیک) مصرف توان بسیار کم، تغییرات ناچیز خروجی در شرایط محیطی و دمایی مختلف و عدم حساسیت به نویز الکتریکی میباشد. در این ساختار رزوناتور و الکترود روبروی آن که ثابت است، تشکیل خازن میدهند. بین این دو الکترود اختلاف پتانسیل ثابت و متغیر برقرار میشود. با لرزش رزوناتور فاصله بین دو الکترود تغییر میکند و در نتیجه اندازه خازن تغییر میکند. با تغییر اندازه خازن جریان به وجود می آید. اندازه جابجایی و در نتیجه جریان خروجی در فرکانسهای مختلف به ساختار، ابعاد و مواد به کار رفته بستگی دارد. بنابراین با تغییر دادن این پارامترها میتوان فرکانس تشدید و ضریب کیفیت مناسب را به دست آورد. روابط تحلیلی نسبتا دقیقی برای رزوناتور میکروتیر موجود میباشد. همچنین ساختن این نوع رزوناتور با امکانات دانشگاهی امکانپذیر میباشد. در این پایان نامه عملکرد رزوناتور میکروتیرخازنی(مدل الکترواستاتیک) تشریح شده است و تاثیر پارامترهای مختلف بر ضریب کیفیت و فرکانس رزونانس به روش تحلیلی و شبیه سازی (به روش آنالیز اجزا محدود) نشان داده و مقایسه شده اند. با توجه به درستی نتایج، از این روش شبیه سازی برای بررسی ساختارهای جدید استفاده شده است. در ادامه ساختارهای جدید ارائه شده اند. در ساختار اول از دو میکروتیر عمود بر هم استفاده شده است. در ضخامت برابر فرکانس تشدید این ساختار از رزوناتور میکروتیر بیشتر میباشد ولی ضریب کیفیت کمتر و ولتاژ شکست بیشتر میباشد. در ساختار بعدی یک قسمت لوزی شکل به دومیکروتیر عمود برهم اضافه شده است که باعث افزایش ضریب سختی، جرم و مساحت خازن میشود. در این ساختار ضریب کیفیت افزایش و ولتاز شکست کاهش میابد. وجود لوزی میانی تلفات هوا را افزایش میدهد. از طرفی زدایش لایه قربانی سخت میشود. با ایجاد حفره هایی روی لوزی مسیر خروج هوا و محلول زدایش ایجاد میشود. در نتیجه ساخت آن آسانتر و ضریب کیفیت افزایش میابد.