梳齿分布结构对静电驱动二维微扫描镜机械转角的影响
静电排斥驱动六边形MEMS微镜
静电排斥驱动六边形MEMS微镜胡放荣;王爱娜;邱传凯;姚军【期刊名称】《纳米技术与精密工程》【年(卷),期】2010(008)002【摘要】为消除静电吸引型微镜因存在静电吸合效应而导致的短路现象,基于电场的非均匀分布可以产生静电排斥力的原理,设计了一种静电排斥型六边形微机械反射镜.微镜包含7组驱动电极,最大的一组驱动电极由镜面和其正下方的六边形下电极组成,其他6组分别位于微镜的各条边上,其中3组为梳齿结构,另外3组为U形弹簧,镜面由3组U形弹簧支撑.利用有限元软件对微镜频率响应和暂态响应特性进行了仿真,结果表明谐振频率高达7 kHz,暂态响应时间小于0.000 3 s.利用表面硅工艺加工出了样片,并用白光干涉仪对其静态位移特性进行了测试,在50 V直流电压下微镜位移量为0.7 μm.由结果可知该微镜可消除静电吸合效应.故该微镜不仅可用于对反射光进行光程和相位的调制,也可用于自适应光学系统中波前畸变的校正.【总页数】6页(P171-176)【作者】胡放荣;王爱娜;邱传凯;姚军【作者单位】中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,成都,610209;桂林电子科技大学电子工程学院,桂林,541004;中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,成都,610209;中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,成都,610209;中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,成都,610209【正文语种】中文【中图分类】TN241【相关文献】1.环形静电排斥旋转驱动器微光机电系统微镜 [J], 马文英;魏耀华;汪为民;王强2.静电排斥型微机电系统变形镜驱动器 [J], 胡放荣;姚军3.静电驱动MEMS扭转微镜系统的分岔与吸合 [J], 叶坤涛;罗艳4.三层平板静电驱动MEMS微镜 [J], 冯仁剑;万江文;凌坚5.一维MEMS微镜静电弹性耦合 [J], 凌坚;万江文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
静电驱动微机械梳状陀螺仪中典型结构的可靠性研究
行板 电容器的临界电压 ， 讨论了平行 板的弯 曲变形 的影响 ； 为保证 悬臂梁 的可靠性 ， 限定了陀螺仪的工作量程 。
关键 词 ： 可靠性； 微机械陀螺仪； 典型结构； ＭＳ ＭＥ
ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｅｆ ｃ ｉ ｎ ｆ ｃ ｏ ｓｏ ｙ ｉａ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ，ｓ ｃ ｓｃ ｍｂ ｄ ｖ ｒ ａ ａｌｌｐ ａ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ａ ｄ ｅｉ ｉ ｔ ｆｅ ｔ ａ ｔ ｒ ｆｔ ｐ ｃ ｌ ｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ａ ｉ ｏ ｓ ｕ ｈ ａ ｏ ｉｅ ，ｐ ｒ ｌ ｌｔ ａ ａ ｉ ｎ ｅ ｏ ａ ｔｌ ｅ ． ｃ ｎ ｉ ｖ ｒ Ｔｈ ｔｕ ｔ ｒ ａ ａ ｅ ｅ ｓｏ ｍｂ ｄ ｖ ｒｍｅ ｔ ｔ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ Ｔｈ ｕ Ｉ ｉ ｏ ｔ ｇ ｓ ｇ ｔ ｅ ｅｓｒ ｃｕ ｅｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ｆｃ ｏ ｉｅ ｅ ｈ ｔｂｌ ｙｒ ｑ ｉ ｉ ｅ ｎ． ｅ ｐ Ｉ— ｎ ｖ ｌ ｅ ｉ ｅ ａ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ａ ｕ ｅ ａ ｆｃ ｉ ｎ ｏ ａ ａｌ ｌ ｌｔ ｎ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ｉ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ．Ｔｈ ａ ｅ ｏ ｈ ａ ｓ ｒ ｃ ｌ ｉ ｔ ｎ ｈ ｕ ｖ ｔ ｒ ｆｅ ｔｏ ｆｐ ｒ ｌ ａ ｅ ｏ ａ ａ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｅｐ ｏ ｓ ｄ ｅ ｒ ｎ ｆｔ ｅｍｅ ｕ ｅ ｓ ａ ｅ ｉ ｌ ｇ ｓ ｍｉ ｄ ｅ
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梳齿式二维微纳传感器的物理设计
梳齿式二维微纳传感器的物理设计王澍沁;王弼陡;吕丹辉;杨维;孙海旋【期刊名称】《机械强度》【年(卷),期】2018(40)4【摘要】在MEMS技术的基础上,设计了一种梳齿式二维微纳传感器的芯片结构。
通过应用硅基力敏感结构,实现了将微弱不可测力学信号转换为可测电信号;建立有限元模型,分析计算了微力传感器的结构和电学特性,得到了力学信号与电学信号的对应关系;对模型进行了模态分析和谐响应分析,验证了结构的固有频率和谐响应频率远离系统的工作驱动频率,保证了芯片的工作稳定性和测量精度。
仿真分析结果表明,微力传感器芯片的力和力矩的分辨率分别达到2.85μN和0.0382μN·m,信号转换线性度分别达到0.999 6、0.999 9。
模态固有频率(第一阶、第二阶)和谐响应频率分别为783.28 Hz、1 294.3 Hz和770 Hz,均满足性能指标要求。
【总页数】6页(P857-862)【关键词】微电子机械系统(MEMS);力传感器;二维;梳齿结构;物理设计【作者】王澍沁;王弼陡;吕丹辉;杨维;孙海旋【作者单位】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学检验技术研究室;中国科学院大学【正文语种】中文【中图分类】TP212【相关文献】1.梳齿式结构电容式加速度传感器设计 [J], 周文萌2.梳齿形电容式传感器最优化设计方法 [J], 陈德益3.硅微电容式二维加速度传感器的加工与测试 [J], 刘妤;温志渝;陈李;杨红韵4.基于微纳电离式传感器的低浓度甲烷阈值气敏机理研究 [J], 刘昌祎;张晶园;黄向东;张妮;李菁波;刘杰5.二维电容式硅微加速度传感器的刚度求解 [J], 刘妤;温志渝;张流强;梁玉前;温中泉;李霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
MOEMS-2D扫描镜的研究进展
2016年第35卷第6期传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies ）檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸殠殠殠殠综述与评论DOI ：10．13873/J．1000—9787（2016）06—0001—03MOEMS 2D 扫描镜的研究进展马天义1，2，余跃1，2，许敬1，2，吴建东2（1．上海航天控制技术研究所，上海201109；2．中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心，上海201109）摘要：微光电子机械系统（MOEMS ）扫描镜凭借其在成本、功耗和封装上的优势，在军民用多领域都有广泛的应用前景。
在分析MOEMS 扫描镜的分类方式的基础上，针对静电驱动中的微机械集成方式，展开框架式和无框架式两种MOEMS 扫描镜的工作原理的探讨，并给出了典型产品及系统应用，总结了目前在MOEMS 扫描镜的系统应用方面存在的难点问题。
介绍了国内MOEMS 扫描镜的研究现状，并分析了与国外产品的差距。
关键词：微光电子机械系统；扫描镜；静电驱动；框架式中图分类号：TN 27；TN 249文献标识码：A文章编号：1000—9787（2016）06—0001—03Ｒesearch progress of MOEMS 2D scanning mirrorMA Tian-yi 1，2，YU Yue 1，2，XU Jing 1，2，WU Jian-dong 2（1．Shanghai Institute of Spaceflight Control Technology ，Shanghai 201109，China ；2．Infrared Detection Technology Ｒesearch ＆Development Center ，CASC ，Shanghai 201109，China ）Abstract ：Micro-opto-electro-mechanical system （MOEMS ）has wide application prospects in field of military and civilian due to its advantages of low cost ，low power dissipation and tiny package．On the basis of analysis on classification mode of MOEMS scanning mirrors ，frame and frame-less MOEMS scanning mirrors are disscussed for electrostatic-driven micromechanical integration types ，then typical products and its system application are introduced．Difficult problems in system application is summed．The research status of domestic MOEMS scanning mirrors is introduced ，as well as gap compared with foreign products is analyzed．Key words ：micro-opto-electro-mechanical system （MOEMS ）；scanning mirror ；electrostatic drive ；frame style引言微光电子机械系统（micro-opto-electro-mechanical sys-tem ，MOEMS ）是指利用微加工技术实现的微光机电器件与系统，系统中的微光学元件（如透镜、反射镜、光栅等）在微电子和微机械装置的作用下能够对光束进行汇聚、反射、衍射等控制作用，从而实现光的开关、衰减、扫描和成像等功能。
静电梳齿驱动结构的稳定性分析
静电梳齿驱动结构的稳定性分析张峰;苑伟政;常洪龙;丁继亮;谢建兵【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2011(027)008【摘要】静电梳齿驱动结构的最大驱动位移主要受限于其侧向不稳定性,即当驱动电压接近吸合电压时,静电梳齿驱动结构的活动梳齿与固定梳齿发生吸合,导致静电梳齿驱动器失效.建立典型静电梳齿驱动结构的稳定性分析模型,研究梳齿驱动结构稳定性的影响因素,并进行理论分析、仿真分析和实验验证.结果表明:支撑梁结构的纵/横刚度比是影响静电梳齿驱动结构稳定性的关键因素,其比值越大,静电梳齿驱动结构的稳定性越好.%Electrostatic comb-drive actuators have been widely used in MEMS field. In general, the traveling ranges of comb-drive actuators are limited by the lateral instabilities which cause a sudden snap between the movable comb fingers and the fixed fingers, resulting in functional failure. The lateral stability of the typical electrostatic comb structure was investigated. From theoretical simulations and experimental verifications,it was found that the ratio of lengthwise stiffness to transverse stiffness of the suspensions is a key factor for lateral stability. With increased stiffness ratio, the lateral stability of comb-drive structure is improved.【总页数】4页(P1122-1125)【作者】张峰;苑伟政;常洪龙;丁继亮;谢建兵【作者单位】西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072;西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072;西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072;西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072;西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TP212.1【相关文献】1.具有栅结构与静电梳齿驱动的电容式微机械陀螺的仿真、设计与测试 [J], 谭秋林;石云波;张文栋;刘俊;张琼;熊继军2.梳齿分布结构对静电驱动二维微扫描镜机械转角的影响 [J], 乔大勇;杨璇;夏长锋;曾琪;潘春晖;练彬3.静电梳齿执行器分辨率和稳定性分析 [J], 刘恒;苏伟;何晓平;张富堂4.用于硅基氮化镓可调微镜的静电梳齿型微驱动器设计 [J], 刘昕;王永进;胡芳仁5.大位移、低电压驱动MEMS静电梳齿驱动器的设计与研究 [J], 李海军;杨拥军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于静电自激振动原理的梳齿结构驱动器[发明专利]
![一种基于静电自激振动原理的梳齿结构驱动器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f0e072f7ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5370cb256.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810280278.7(22)申请日 2018.04.02(71)申请人 北京航空航天大学地址 100191 北京市海淀区学院路37号(72)发明人 闫晓军 竹阳升 刘志伟 漆明净 张小勇 黄大伟 (51)Int.Cl.H02N 1/00(2006.01)(54)发明名称一种基于静电自激振动原理的梳齿结构驱动器(57)摘要本发明提供一种基于静电自激振动原理的梳齿结构驱动器，包括排梁结构、电容结构、和梳齿电极结构三部分；梳齿电极结构由多对电极并列组成，电极一端由两个导电连接梁将相同极性的电极连接形成通路，另一端连接在绝缘连接梁上；排梁结构中的导电微板处于梳齿电极之间，导电微板的两端分别与输出梁和弹簧连接；电容结构提供高压直流电压，在梳齿电极间产生静电场，导电微板在静电场中受到静电力，且力的方向在微板碰撞电极后发生改变，弹簧为排梁结构提供回复力，排梁结构在静电力与回复力共同作用下形成稳定振动，并由输出梁输出驱动力。
本发明结构简单、质量轻、易于微型化、能量转化效率高。
权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 108631643 A 2018.10.09C N 108631643A1.一种基于静电自激振动原理的梳齿结构驱动器，其特征在于，包括排梁结构(1)、电容结构(2)、梳齿电极结构(3)三个部分；其中，电容结构(2)包括两侧的结构电容，可为梳齿电极结构提供高压直流电压，同时可为排梁结构(1)和梳齿电极结构(3)提供支撑；梳齿电极结构(3)由梳齿电极(301)、绝缘双面胶(302)、绝缘连接梁(303)和导电连接梁(304)组成，梳齿电极(301)有若干对，并列设置，相邻电极通过绝缘双面胶(302)粘接，最外侧的电极通过导电胶粘接在电容结构上，电极的一端由两个导电连接梁(304)将相同极性的电极分别连接形成通路，另一端连接在绝缘连接梁(303)上；排梁结构(1)由弹簧(101)、导电微板(102)、输出梁(103)、第一连接梁(104)、第二连接梁(105)与第三连接梁(106)组成，弹簧(101)和输出梁(103)位于排梁结构(1)的两端，导电微板(102)处于梳齿电极(301)之间，导电微板(102)的两端通过三个连接梁(104、105、106)分别与输出梁(103)和弹簧(101)连接，弹簧(101)两端固接在电容结构(2)上；当充满高压电的电容结构(2)在梳齿电极(301)上加直流电压后，电极对之间会产生稳定的静电场，导电微板(102)受到静电力作用，且力的方向在导电微板(102)碰撞电极后发生改变，排梁结构(1)在静电力与弹簧(101)回复力的共同作用下形成稳定的自激振动，并由输出梁(103)输出运动，从而实现驱动功能。
应用于激光雷达的二维静电微镜设计
2021年第40卷第2期传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)65DOI ： 10.13873/J. 1000-9787(2021)02-0065-04应用于激光雷达的二维静电微镜设计**收稿日期：2019-4)9-18*基金项目：国家重点研发计划资助项［3 (2016YFB0401903 .2018YFF01010901)单亚蒙I *,任丽江邛，沈文江$(1.中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院，安徽合肥230026;2.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室，江苏苏州215123；3•西安交通大学电子科学与工程学院，陕西西安710049)摘 要：设计了一种应用于激光雷达的二维静电驱动谐振式微机电系统(MEMS)扫描微镜。
基于MEMS技术对微镜加工工艺进行设计，简化了电隔离槽制备工艺，利用在绝缘体上硅(S0I)晶圆顶层硅刻蚀微镜结构的同时刻蚀电隔离槽，无需填充绝缘材料，实现动静梳齿的电绝缘;利用SOT 晶圆底层硅的背面刻蚀结构,实现机械结构的连接，保证二维微镜结构的完整性。
制备出镜面直径为4mm 二维谐振扫描微镜，并运用有限元法模拟微镜谐振频率,其仿真结果与实际测得的结果基本一致。
在40,50 V 的方波电压驱动下,快轴和慢轴的测量谐振频率分别为1618.2,328.2 Hz,相对应的光学扫描角度分别为16。
,21。
，并得到在此谐振工作下的李萨如扫描图。
关键词：微机电系统;静电驱动；电隔离槽;微机电系统(MEMS)激光雷达中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2021 )02-0065-04Study on 2D electrostatic-driven micro scanningmirror applied to LiDAR *SHAN Yameng 1-2, REN Lijiang 2'3, SHEN Wenjiang 2(1. School of Nano Technology and Nano Bionics , University of Science and Technology of China , Hefei 230026, China ；2・ Key Laboratory of Nanodevices and Applications , Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano K ・Bionics , ChineseAcademy of Sciences ,Suzhou 215123,China ；3・ School of Electronic and Information Engineering ,Xi' an Jiaotong University ,Xi ? an 710049,China)Abstract : A two-dimensional electrostatic-driven micro scanning mirror for the LiDAR application is designed.Based on the micro-electro-mechanical system ( MEMS ) technology , the micromirror processing process is designed to simplify the preparation process of the electrical isolation trench. The micromirror structures and isolation trenches between combs are patterned and etched at the same steps on the top silicon layer of a silicon on insulator(SO I ) wafer. Phese trenches are not filled with insulating materials. During backside releasing etch on the bottom silicon layer of the SOI wafer, mechanical structures are designed and formed to maintain the integrity of themicromirror. A two-dimensional resonant microminor withmm minor surface is prepared , resonant frequency of micromirror is analyzed by using finite element simulation , the simulation results are consistent with themeasurement data of the device. The measured resonant frequencies of the two d imensional micromirror for the fast and slow-axis are 1618. 2 Hz and 328. 2 Hz, respeclively. The corresponding optical scanning angles are 16° and21° respectively, with the square wave voltages of 40 V and 50 V. In addition , the dual axis of the micromirror works al this frequency and successfully scans the Lissajous figure .Keywords : micro-electro-mechanical system ( MEMS ) ； electrostatic drive ； electrical isolation trenches ； MEMSLiDAR0引言基于微纳制造技术所制备的微机电系统(micro-electro-mechanical system , MEMS )微镜，具有重量轻、体积小、成本低等优点，其作为光学应用系统的核心器件，已在激光投影 显示、条形码扫描及自聚焦微型显微镜等方面广泛应用U 创o 如今,伴随着无人驾驶概念的提出，MEMS 激光雷 达走入视野。
一种新型梳齿驱动式微镜
一种新型梳齿驱动式微镜
郑晓虎;刘芳华;王明娣
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2005(024)003
【摘要】提出一种采用梳齿驱动方式的新型微镜结构,通过外加电压使处于不同高度的可动梳齿与固定梳齿产生转动,带动镜面发生偏转.研究表明:在外加电压为101V时,微镜的转动范围达15.4°,超过平行板驱动微镜.同时,采用有限元方法进行了仿真模拟,结果显示:其固有频率、抗干扰性高于平行板驱动微镜.
【总页数】3页(P78-79,83)
【作者】郑晓虎;刘芳华;王明娣
【作者单位】南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,机电学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TH702
【相关文献】
1.一种垂直梳齿驱动V型梁微镜设计 [J], 李晓莹;孙瑞康;燕斌;乔大勇
2.一种新型压电驱动快速控制反射镜 [J], 敬子建;徐明龙;田征
3.一种新型分离式微变形镜的特性分析 [J], 刘喜斌;余洪斌;李俊;陈海清
4.一种新型并联梳齿驱动的静电型微继电器 [J], 李洋;许高斌
5.一种新型3D微镜结构的静电驱动电压特性分析 [J], 王宝东;万江文;冯仁剑
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静电梳状驱动器的设计与建模开题报告-开题报告
通过查阅各类参考资料，使自己对驱动器有一定的了解，并着重对静电梳状驱动器有一定的研究。然后设计出自己的静电梳状驱动器，形状，尺寸，材料，以及工艺。用ANSYS软件先对其进行结构建模，然后再对其进行仿真。预期目标使静电梳状驱动器能够与真实的器件一样，实现自身基本功能。
课题进度计划
开学时与指导老师交流讨论拟定毕业设计题目并进行初步的资料收集把开题报告做好以及翻译好3000字的外文资料.
接下来就要对我所用的软件进行了解和掌握，为接下来的具体操作作好理论的保障。同时进一步查阅建模和仿真方面以及其他相关的资料，并对所查资料进行分析，并组织相关资料，使其使自己知道每一个知识点的大体位置，为后面的工作做好充实的准备。
The Stable Travel Range of Comb-drive Actuators. J . Micromech . Microeng . 2003 (13) 178~183
指导教师意见：
指导教师（签字）：
年 月 日
学院毕业设计（论文）工作领导小组意见：
组长（签字）：
年 月 日
毕业设计（论文）
开 题 报 告
题 目：静电梳状驱动器的设计与建模
学 院：理学院
专 业：电子信息科学与技术
学生姓名：
指导教师：
日 期：2007年3月
毕业设计（论文）的主要内容：MEMS简介，MEMS工艺简介，表面加工的介绍，MUMPs工艺介绍，EDA工具的使用， ANSYS软件的建模与仿真
静电梳状结构作为驱动部件或检测部件，已在微机电系统特别是在表面微机械器件中得到广泛的应用，如谐振器、微夹持器、微振动电动机等等。在微机械领域已经成为静电驱动的首选结构。这种微驱动器是目前MOEMS中使用最广泛的一种驱动器 ,可用于驱动可移动微镜 、微扫描器等。本文对10对梳尺的驱动器，给以设计参数，进行建模与仿真。