Efecto del recubrimiento metálico en el desplazamiento del actuador electrotérmico en forma de V de silicio
Autores: Dai, Fengqi; Liu, Shuangjie; Hao, Yongping; Liu, Fengli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Efecto del recubrimiento metálico en el desplazamiento del actuador electrotérmico en forma de V de silicio
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Electrotermal
Actuación
MEMS
Desplazamiento
Recubrimiento metálico
Silicio EVA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La actuación electrotérmica se emplea ampliamente en sistemas MEMS, y el actuador electrotérmico en forma de V (denominado EVA) ha atraído atención debido a su fuerza de salida estable. Sin embargo, los EVA actuales en MEMS enfrentan el desafío de un desplazamiento de conducción limitado. Para investigar el impacto del recubrimiento metálico en el desplazamiento de conducción de los EVA de silicio, se establece un modelo mecánico y se deriva una fórmula para calcular el desplazamiento máximo. Los resultados del análisis teórico se comparan entre casos con y sin recubrimiento metálico. Para validar la precisión de la fórmula, se utiliza la plataforma de simulación COMSOL, empleando el método de elementos finitos para modelar y simular actuadores con varios recubrimientos metálicos. El análisis demuestra que los resultados calculados tienen un error máximo del 10% en comparación con los resultados de simulación. El recubrimiento metálico mejora el desplazamiento de los EVA de silicio en diferentes grados, observándose un efecto más pronunciado para los recubrimientos metálicos con menor resistividad. Notablemente, un recubrimiento metálico de cobre duplica el desplazamiento de los EVA de silicio a un voltaje de 4 V. En otras palabras, bajo el mismo desplazamiento, un EVA de silicio con recubrimiento metálico requiere un voltaje de entrada más bajo en comparación con el grupo sin recubrimiento metálico, lo que resulta en una reducción significativa del voltaje del 33.75%.
Descripción
La actuación electrotérmica se emplea ampliamente en sistemas MEMS, y el actuador electrotérmico en forma de V (denominado EVA) ha atraído atención debido a su fuerza de salida estable. Sin embargo, los EVA actuales en MEMS enfrentan el desafío de un desplazamiento de conducción limitado. Para investigar el impacto del recubrimiento metálico en el desplazamiento de conducción de los EVA de silicio, se establece un modelo mecánico y se deriva una fórmula para calcular el desplazamiento máximo. Los resultados del análisis teórico se comparan entre casos con y sin recubrimiento metálico. Para validar la precisión de la fórmula, se utiliza la plataforma de simulación COMSOL, empleando el método de elementos finitos para modelar y simular actuadores con varios recubrimientos metálicos. El análisis demuestra que los resultados calculados tienen un error máximo del 10% en comparación con los resultados de simulación. El recubrimiento metálico mejora el desplazamiento de los EVA de silicio en diferentes grados, observándose un efecto más pronunciado para los recubrimientos metálicos con menor resistividad. Notablemente, un recubrimiento metálico de cobre duplica el desplazamiento de los EVA de silicio a un voltaje de 4 V. En otras palabras, bajo el mismo desplazamiento, un EVA de silicio con recubrimiento metálico requiere un voltaje de entrada más bajo en comparación con el grupo sin recubrimiento metálico, lo que resulta en una reducción significativa del voltaje del 33.75%.