Физические основы микросистемной техники. Механцев Е.Б - 39 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

39
лиметров) из металлизированной пленки полиэтилентерефталата. Характерная
особенность ЭДПД – накопление объемного заряда в диэлектрике при каждом
акте электростатического наката. Этот заряд формируется на глубоких энерге-
тических центрах (ловушках), характерных для широкозонных некристалличе-
ских диэлектриков и препятствует повторному накату металлической пленки.
Уменьшение влияния объемного заряда возможно за счет использования им-
пульсов напряжения
с более сложной формой – наполнения их более коротки-
ми импульсами с разной полярностью. Однако в этом случае значительно сни-
жается энергетическая эффективность микродвигателя.
Ранее разработан новый принцип электромеханического преобразования
энергии, основанный на эффекте электростатического наката тонких металли-
ческих пленок (металлических лепестков) на поверхность сегнетоэлектриче-
ских пленок и были описаны микродвигатели, создаваемые
методами техноло-
гии микроэлектроники и основанные на указанном принципе преобразования
энергии. Отличие таких микродвигателей (электростатических сегнетоэлектри-
ческих планарных двигателей – ЭСПД) от электростатических микродвигате-
лей с воздушным зазором между ротором и статором (он равен 1-3 мкм) связа-
но с большим значением диэлектрической постоянной сегнетоэлектрических
пленок, что определяет возможность "накачки" в образец исключительно
большой энергии (0,3-3 Дж/м
2
и более) при использовании низких рабочих на-
пряжений.
Принципиальное отличие ЭСПД от ЭДПД (оба типа таких микроприбо-
ров можно назвать диэлектрическими микродвигателями) связано с уникаль-
ными свойствами сегнетоэлектриков:
- с большим значением диэлектрической постоянной ε, которая превос-
ходит значение ε линейных диэлектриков на 2-3 порядка, что определя-
ет возможность "накачки" в образец большой энергии и использования
низких рабочих напряжений;
- с нелинейной зависимостью поляризации от напряженности электриче-
ского поля с выходом на участок насыщения, при этом коэрцитивные
поля очень низкие – до (1-
⋅
)310
4
В/см;
- с существенно меньшей концентрацией центров захвата носителей за-
ряда и меньшей их энергетической глубиной (следствие совершенной
кристаллической структуры сегнетоэлектрика).
По сравнению с ЭДПД микродвигатели ЭСПД обладают еще и другими
преимуществами: меньшими рабочими напряжениями, более высокой механи-
ческой и электрической надежностью, простой системой управления, а также
большей технологичностью.
Перечисленные выше свойства сегнетоэлектриков
определяют более вы-
сокую эффективность электромеханического преобразования энергии при элек-
тростатическом накате, чем при использовании, например, обратного пьезо-
электрического эффекта. Электростатический накат металлических пленок
(лепестков) дает возможность снизить межэлектродный зазор до минимальных
значений, определяемых шероховатостью поверхностей металлической пленки
и сегнетоэлектрика, на уровне 30-100 А°. Перемещающийся по поверхности

Страницы