Физические основы микросистемной техники. Механцев Е.Б - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

41
женность поля максимальна, незначительна, то сила притяжения и, соответст-
венно, работа наката также незначительны. Таким образом, электромеханиче-
ское преобразование энергии при движении металлического образца с фикси-
рованной геометрической формой относительно электрода не является
эффективным.
Большую протяженность взаимодействия двух проводящих плоскостей,
сопровождающегося механическим перемещением одного из проводников,
можно получить при накате
проводящей жидкости по поверхности диэлектри-
ка, отделяющего жидкость от электрода. Пример такого процесса – электроос-
мос. Однако возможность превращения такого наката в механическую работу
ограничена – происходит только перемещение в пространстве массы тонкого
слоя жидкости, поскольку в этом случае также отсутствует эффективный спо-
соб преобразования энергии.
Более эффективный способ имеет место при использовании
гибких и тон-
ких проводящих лент или металлических пленок (лепестков). Толщина этих
пленок должна быть небольшой, такой, чтобы обеспечивался их изгиб под дей-
ствием электрического поля в момент электростатического наката на поверх-
ность диэлектрика (сегнетоэлектрика). Тогда во время этого процесса площадь
контакта лепестка с поверхностью диэлектрика возрастает, а небольшой зазор
между двумя контактирующими поверхностями поддерживается в течение все-
го процесса наката. Перемещающаяся в пространстве металлическая пленка
способна при изгибе передать движение внешнему объекту и таким образом
осуществить электромеханическое преобразование энергии.
Движение ротора относительно поверхности статора складывается из не-
скольких стадий изменения состояния лепестка.
Перемещающийся под действием сил электростатики по поверхности
сегнетоэлектрика
лепесток способен при изгибе передать движение подвижно-
му внешнему объекту (пластине-ротору) и таким образом осуществить элек-
тромеханическое преобразование энергии. Скорость перемещения участка ле-
пестка, накатывающегося на сегнетоэлектрик, и накапливаемая энергия
(преобразуемая в механическую энергию) определяются амплитудой напряже-
ния, толщиной сегнетоэлектрической пленки d и значением ε.
Схематически принцип работы такого микродвигателя
иллюстрирует
рис. 3.15 [14].
Неподвижная пластина (статор) 1 представляет собой кремниевую под-
ложку 7, на поверхность которой последовательно нанесен электрод 6, а затем
сегнетоэлектрическая пленка 5. Подвижная пластина (ротор) 2, разделенная от
статора зазором d, с синтезированными на ее поверхность металлическими ле-
пестками 3 длиной l перемещается относительно статора по направляющим (по
опорам) 4. При подаче импульса напряжения между лепестком 3,
находящимся
в исходном состоянии (А), и электродом 6 происходит электростатический на-
кат части поверхности лепестка на поверхность сегнетоэлектрика (состояние
В). Перемещающаяся в пространстве металлическая пленка изгибается, проис-
ходит ее натяжение и она передает движение пластине 2, осуществляя таким
образом электромеханическое преобразование энергии. Длина наката
)(tl
r
воз-

Страницы