電気等価回路を用いた静電櫛歯型MEMS振動子の非線形応答解析

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: MSS11007

グループ名: 【E】センサ・マイクロマシン部門 マイクロマシン・センサシステム研究会

発行日: 2011/07/01

タイトル(英語): Equivalent Circuit Analysis of Nonlinearity Response in Electrostatic Comb Resonator

著者名: 北村 彰男(京都大学),平井 義和(京都大学),菅野 公二(京都大学),土屋 智由(京都大学),田畑 修(京都大学)

著者名(英語): Akio Kitamura(Kyoto University),Yoshikazu Hirai(Kyoto University),Kouji Sugano(Kyoto University),Toshiyuki Tsuchiya(Kyoto University),Osamu Tabata(Kyoto University)

キーワード: 等価回路|振動子|非線形|硬化ばね|静電引力|静電容量型|equivalent circuit|resonator|nonlinear|hard spring|electro static force|electrostatic device

要約(日本語): MEMSデバイスの設計や解析には電気系・機械系の複雑な練成解析が必要なため，電気機械等価回路による解析が期待されている．しかし従来のモデル・解析方法では非線形性を解析することができない．本研究では非線形要素として，両持ち梁の示す硬化ばね，櫛歯形状電極が示す非線形な静電引力の等価回路モデルを新たに構築した．また，等価回路上で非線形性を解析する手法を提案し，実測と比較することでそれらの妥当性を示した．

要約(英語): In this paper, we report the equivalent circuit analysis of nonlinear response in electrostatic comb resonator. Equivalent circuit method is expected as a key to analyze the interaction between mechanical and electric behaviors in MEMS. Conventional equivalent circuit models can be applied only to small displacement. Therefore, these models do not support nonlinear response in large displacement. The purpose of this research is to apply equivalent circuit analysis to large displacement region. We have developed two nonlinear models: clamped-clamped beam as a hard spring and parallel plate capacitor as a soft spring. We also proposed a new circuit to analyze nonlinear behavior. These models were adapted to a SOG (silicon on glass) resonator and the measured frequency responses agreed well with the simulated responses.

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 879 Kバイト