نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران الکترونیک ایران

Mendeley  

Zotero  

Khamoii Toli F, Yavand Hasani J. Design, simulation and optimization of an RF MEMS capacitive switch to reduce actuation voltage. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2022; 19 (2) :1-11
URL: http://jiaeee.com/article-1-1027-fa.html

بالا بودن ولتاژ تحریک یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های سوئیچ‌های RF MEMS است. یکی از روش­های کاهش ولتاژ تحریک، کاهش ثابت فنری در ساختار سوئیچ است. در این مقاله ثابت فنری سوئیچ RF MEMS با روش انرژی مدل شده و ثابت فنری آن به‌صورت تحلیلی به‌دست‌آمده است. نتیجه این تحلیل یک راهنمای طراحی است که حداقل میزان مجاز ثابت فنری را نشان می دهد. سپس ساختار جدیدی با ولتاژ تحریک بسیار پایین برای سوئیچ­های RF MEMS ارائه می‌شود که محدودیت فوق در آن رعایت شده است. نتایج تحلیل، مقدار ثابت فنری 0.0714 نیوتن بر متر و مقدار ولتاژ تحریک1.61ولت را نشان می‌دهد. به‌منظور ارزیابی عملکرد ساختار ارائه‌شده و صحه‌گذاری نتایج تحلیل، سوئیچ طراحی‌شده با استفاده از نرم‌افزار COMSOL شبیه‌سازی‌شده است. نتایج این شبیه‌سازی، ولتاژ تحریک 1.8 ولت، زمان سوئیچینگ 25.6میکروثانیه، فون مایسس 4.5 مگا پاسکال، فرکانس طبیعی 3118.6 هرتز، جرم آن 0.206 نانوگرم و درنهایت ثابت فنر 0.079 نیوتن بر متر را نشان می‌دهد. جنس پل و بیم‌ها از طلا است و از Si₃N₄ به‌عنوان دی‌الکتریک استفاده‌شده است. درنهایت، عملکرد فرکانس بالای سوئیچ طراحی‌شده با استفاده از نرم‌افزار HFSS شبیه‌سازی‌شده است. این شبیه‌سازی، ایزولاسیون 25 دسی‌بل، اتلاف عبوری 0.7 دسی‌بل و اتلاف بازگشتی 16 دسی‌بل را در فرکانس 10 گیگاهرتز نشان می‌دهد.