Electrostática de Membrana Circular MEMS: un Enfoque para el Control Óptimo
Autores: Versaci, Mario; Morabito, Francesco Carlo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Electrostática de Membrana Circular MEMS: un Enfoque para el Control Óptimo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Recuperación
Perfil de membrana
Electrostático
MEMS
Configuraciones de equilibrio
Voltaje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La recuperación del perfil de membrana de un sistema microelectromecánico electrostático (MEMS) es un tema importante, porque, al aplicar un voltaje eléctrico externo, la membrana se deforma con el riesgo de tocar la placa superior del dispositivo produciendo un efecto electrostático no deseado. Por lo tanto, es importante saber si el movimiento admite configuraciones de equilibrio estables, especialmente cuando la membrana está cerca de la placa superior. En este marco, este trabajo analiza el comportamiento de un dispositivo MEMS de membrana circular electrostática bidimensional (2D) sometido a un voltaje externo. Específicamente, partiendo de un modelo diferencial no lineal de segundo orden en 2D bien conocido en el que el campo electrostático en el dispositivo es proporcional a la curvatura media de la membrana, se estudia la estabilidad de la única configuración de equilibrio posible. Además, al considerar que la membrana está equipada con inercia mecánica y que no debe tocar la placa superior del dispositivo, se ha obtenido un rango útil de valores posibles para el voltaje aplicado. Finalmente, el artículo concluye con algunos cálculos sobre la variación de la energía potencial, identificando algunas condiciones óptimas de control.
Descripción
La recuperación del perfil de membrana de un sistema microelectromecánico electrostático (MEMS) es un tema importante, porque, al aplicar un voltaje eléctrico externo, la membrana se deforma con el riesgo de tocar la placa superior del dispositivo produciendo un efecto electrostático no deseado. Por lo tanto, es importante saber si el movimiento admite configuraciones de equilibrio estables, especialmente cuando la membrana está cerca de la placa superior. En este marco, este trabajo analiza el comportamiento de un dispositivo MEMS de membrana circular electrostática bidimensional (2D) sometido a un voltaje externo. Específicamente, partiendo de un modelo diferencial no lineal de segundo orden en 2D bien conocido en el que el campo electrostático en el dispositivo es proporcional a la curvatura media de la membrana, se estudia la estabilidad de la única configuración de equilibrio posible. Además, al considerar que la membrana está equipada con inercia mecánica y que no debe tocar la placa superior del dispositivo, se ha obtenido un rango útil de valores posibles para el voltaje aplicado. Finalmente, el artículo concluye con algunos cálculos sobre la variación de la energía potencial, identificando algunas condiciones óptimas de control.