ارائه مدل سازی دقیق از ولتاژ بحرانی در ساختارهای خازنی با دیافراگم چهار طرف ثابت در تکنولوژی mems

در فناوری mems، ساختارهای خازنی وجود دارد که در سال های اخیر، ساختارهای خازنی با صفحه فوقانی چهار طرف ثابت مورد استفاده فراوان قرار گرفته اند. در این ساختارها، ولتاژ بحرانی بسیار اهمیت دارد. این بدان علت است که با افزایش ولتاژ ورودی، مقدار جابه جایی صفحه متحرک فوقانی بیشتر شده و درصورتی که این مقدار ولتاژ از حد مجاز افزایش یابد، ساختار دچار فروپاشی می گردد. این ولتاژ، به عنوان ولتاژ بحرانی شناخته می شود. در این تحقیق با استفاده از مدل های مکانیکی ارائه شده برای ساختار خازنی که از هر چهار طرف ثابت شده باشد، ولتاژ بحرانی و میزان جابه جایی دوصفحه خازن، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. دو مدل مکانیکی برای ساختارهای خازنی با ضخامت های مختلف ارائه می شود؛ روش اول در ساختار مربوط به غشاء(membrane) و معادله ی حاکم بر آن است، که برای ضخامت های پایین صدق می کند. اثر کشش صفحه ای در مدل سازی لحاظ می شود. روش دوم مدل دیگری برای ساختار مربوط به ورق(plate) ارائه شده که اثر ضخامت در آن، تأثیرگذار تر از وابستگی فشار یا تنش می باشد. در نهایت، معادله اصلی به صورت تلفیقی از هر دو معادله بیان خواهد شد که هم اثر ضخامت و هم اثر کشش صفحه ای را لحاظ می‎ کند.با استفاده از این مدل مکانیکی و به کارگیری از نرم افزار matlab، میزان دقیق تری از ولتاژ بحرانی در مرز بین پایداری و ناپایداری به دست می آید. منحنی جابه جایی بر حسب ولتاژ، نشان می دهد که در این روش، سازگاری و توافق نتایج تئوری با شبیه سازی یا ابزار المان محدود(fem)، بیشتر از پژوهش های پیشین می باشد.