[发明专利]一种挤压膜阻尼最大的平板电容微执行器

说明书

本发明公开了一种挤压膜阻尼最大的平板电容微执行器，包括基底和设置在基底上方的平板电容，所述平板电容包括固定电极板和活动电极板，所述固定电极板位于基底上方，所述活动电极板通过支撑组件与基底相连接，通过静电力在固定电极板上方进行垂直上下运动，所述活动电极板为正方形，通过正方形活动电极板的特殊结构及特殊位置安排，使得平板电容微执行器具有最大的挤压膜阻尼，当器件启动时，瞬态超调量较小，收敛较快；当停止时，振幅衰减也较快，延长微执行器的使用寿命，更加的高效科学。

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)技术领域,具体涉及一种挤压膜阻尼最大的平板电容微执行器。

背景技术

带有活动极板的平板电容是许多微执行器件的核心部分，这类器件在静电力作用下发生运动，一般采用Si材料制造，因为体积小，结构简单，越来越被各个行业所广泛采用。

根据S.D.Senturia,Microsystem design,Kluwer academic publishers,2001P134可知，静电驱动力与极板间距g₀的平方成反比。为了能用小的驱动电压产生较大的驱动力，活动极板和固定极板必须比较靠近，即：g₀远远小于活动极板的边长。此时，当活动极板向下运动时，间隙中的气体被压缩、被挤出；当活动极板向上运动时，间隙中的气体被扩张，间隙周围的气体则被吸进间隙，这个效应使得间隙内外产生了压力差，这个压力差有阻尼效应，这个阻尼效应就是挤压膜阻尼。

现阶段，因为平板电容微执行器力的大小可以通过电压来控制，因而大家都更多的关注于力与电压和板间距的非线性关系，希望利用公式推导最终通过调节电压大小和板间距来控制此类微执行器的输出力大小，却忽略了平板电容微执行器的挤压膜阻尼问题。当发生挤压膜阻尼时，若挤压膜阻尼过小，容易导致器件启动时，活动电极板瞬态超调量很大，收敛较慢；而器件停止时，振幅衰减又较慢。超调量较大的活动电极板容易与周围其它部分相碰撞，为了克服避免碰撞，活动电极板与周围的间隙必须较大，但这又会使得器件总体尺寸也较大，因而如何提高挤压膜阻尼，有效控制瞬态超调量和振幅衰减，是本领域技术人员急需解决的问题之一。

发明内容

本发明正是针对现有问题，提供了一种挤压膜阻尼最大的平板电容微执行器，包括基底和设置在基底上方的平板电容，所述平板电容包括固定电极板和活动电极板，所述固定电极板位于基底上方；所述活动电极板通过支撑组件与基底相连接，通过静电力在固定电极板上方进行垂直上下运动，所述活动电极板为正方形，通过正方形活动电极板的特殊结构及特殊位置安排，使得平板电容微执行器具有最大的挤压膜阻尼，当器件启动时，瞬态超调量较小，收敛较快；当停止时，振幅衰减也较快，延长微执行器的使用寿命，更加的高效科学。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种挤压膜阻尼最大的平板电容微执行器，包括基底和设置在基底上方的平板电容，所述平板电容包括固定电极板和活动电极板，

所述固定电极板位于基底上方；

所述活动电极板通过支撑组件与基底相连接，通过静电力在固定电极板上方进行垂直上下运动，所述活动电极板为正方形。

作为本发明的另一种改进，所述支撑组件包括支撑梁和固定支撑，所述固定支撑分别固定于基底两侧，所述支撑梁包括两组，每一组中的支撑梁一端与固定支撑相连接，另一端与活动电极板相连接，两组支撑梁将活动电极板平行架空于固定电极板上方。

作为本发明的另一种改进，所述每组支撑梁与活动电极板的连接处为活动电极板边长的中点，所述两组支撑梁以活动电极板的中轴线呈对称分布。

作为本发明的又一种改进，所述每组支撑梁与活动电极板的连接处为活动电极板的顶点，两个连接顶点呈活动电极板的对角，所述两组支撑梁以活动电极板另一对角的连接线为轴线呈对称分布。