CMOS-MEMS资源开关——设计、建模与特性分析

《Journal of Microelectromechanical Systems》：CMOS-MEMS Resoswitches—Design, Modeling, and Characterization

MEMS共振开关的非线性动力学建模与实验验证，融合Duffing和van der Pol非线性ities及表面相互作用力，改进Wexler接触模型，基于0.35μm CMOS-MEMS工艺的125kHz折叠梁式实验平台，揭示物理机理并优化性能设计。

　　

摘要：

微机电系统（MEMS）的最新进展使得微机械开关成为节能无线通信系统（如零待机功耗接收器）的关键组件。然而，由于缺乏能够捕捉其固有非线性特性的模型，相关研究进展受到了阻碍。本文通过提出一个详细的MEMS开关动态模型来填补这一空白，该模型结合了Duffing和van der Pol非线性方程以及基于广义Derjaguin-Muller-Toporov（DMT）模型的表面相互作用力。此外，模型还采用了Mikrajuddin改进的Wexler电接触模型，以考虑热切换过程中的接触电阻问题。本文采用了分析和数值方法深入探讨了这些非线性行为。实验平台采用了一个通过0.35微米CMOS-MEMS工艺制造的125 kHz梳状驱动折叠梁式开关，用于验证模型并量化缺陷和接触效应。该模型提供了深刻的物理洞察，并成为优化开关设计和性能的基础工具。其适用性不仅限于这一特定平台，还扩展到了传感和通信系统中的其他振动-冲击MEMS设备。[2025-0102]