Моделирование MEMS и пьезоэлектрических устройств

Рост применения MEMS, пьезоэлектрических устройств и преобразователей

 

Микроэлектромеханические системы, пьезоэлектрические устройства и преобразователи набирают популярность и совершенствуются. Из-за их размера и сложности моделирование становится незаменимым инструментом анализа, проектирования и оптимизации. Модуль MEMS (Микроэлектромеханические системы) активно применяется в отраслях, где используются и производятся такие устройства. В этом коротком видео показано, как модуль MEMS наряду с другими модулями и ПО COMSOL Multiphysics в целом позволяет моделировать работу микроэлектромеханических систем и пьезоэлектрических устройств. Прокрутите вниз, чтобы изучить примеры и варианты применения микроэлектромеханических систем, пьезоэлектрических устройств и преобразователей в различных областях техники.

Пьезоэлектрические устройства

Пьезоэлектрические устройства применяются в самых разных областях техники, включая приводы, датчики и ультразвуковое оборудование. В электронике они часто используются как высокоточные частотные резонаторы, например, для наручных кварцевых часов. В некоторых материалах наблюдается прямой пьезоэлектрический эффект — когда механическое давление приводит к нарастанию электрического разряда или разности потенциалов. Обратный пьезоэлектрический эффект происходит, когда электрический потенциал сам индуцирует механическую деформацию. Сюда также относятся устройства, основанные на пьезорезистивном и магнитострикционном эффектах.

Задайте нам вопрос о моделировании пьезоэлектрических устройств или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Модуль Акустика
Модуль MEMS
Модуль Механика конструкций

Датчики и приводы

MEMS датчики, акселерометры и приводы оказали огромное влияние на безопасность автомобилей. Они управляют подушками безопасности, а также широко используются в самых разных устройствах: от мобильных телефонов и планшетов до датчиков углекислого газа и приборов измерения вязкости крови. Их работа основана на ряде связанных физических явлений – электромеханике, джоулевом нагреве, взаимодействии конструкции с текучей средой и пьезоэлектричестве. Таким образом, датчики и приводы по своей сути являются мультифизическими устройствами.

Задайте нам вопрос о моделировании датчиков и приводов или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Модуль MEMS

Избранное видео (обучающее)

 

Микроэлектромеханические устройства отличаются высокой точностью измерений и компактностью. В этой мультифизической модели электрическая емкость структуры напрямую связана с ее деформацией, которая зависит от давления, температуры, материалов и начальных нагрузок.

Резонансные MEMS

Резонансные микроэлектромеханические системы применяются во множестве сфер – от гироскопов до набирающих популярность кремниевых часов. Довольно часто приходится подробно анализировать их резонансные свойства, включая добротность крепления резонатора, термоупругое затухание и затухание в тонких пленках, ослабевание упругости и нарастание давления.

Задайте нам вопрос о моделировании резонансных микроэлектромеханических устройств или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Модуль MEMS

Пьезоэлектрические преобразователи

Если через пьезоэлектрический кристалл пустить переменный ток, то кристалл начнет генерировать высокочастотные колебания, которые в жидкой среде приводят к возникновению звука. Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи – это устройства, конвертирующие электрическую энергию в ультразвуковые волны в гидролокаторах, медицинских приборах и микрофонах. Для таких преобразователей важно изучать не только пьезоэлектрические или магнитострикционные характеристики, но взаимодействие устройства с текучей средой на границе между структурой и акустической средой.

Задайте нам вопрос о моделировании ультразвуковых преобразователей или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Акустика

Избранное видео (обучающее)

 

Пьезоэлектрический преобразователь Tonpilz используется для генерации мощного низкочастотного звука. Преобразователь состоит из стопки пьезокерамических колец, которые уложены между передним и задним грузами, снижающими резонансную частоту устройства.

Радиочастотные MEMS

Радиочастотные устройства, которые сейчас набирают популярность на рынке микроэлектромеханических систем, позволяют управлять радиочастотными характеристиками за счет своих микроэлектромеханических свойств. В мобильных технологиях активно применяются BAW- и FBAR-резонаторы, все большее распространение получают микроэлектромеханические переключатели. Для настраиваемых катушек индуктивности и конденсаторов, которые также относятся к радиочастотным микроэлектромеханическим компонентам, важно анализировать электромеханические характеристики совместно с их радиочастотными функциями.

Задайте нам вопрос о моделировании пьезоэлектрических радиочастотных устройств или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Модуль MEMS
Модуль Радиочастоты (RF)

BioMEMS

Микроэлектромеханические биокомпоненты применяются для биомедицинских и биотехнологических задач. К ним относят электромеханические датчики и резонаторы, однако в первую очередь BioMEMS для важны микрогидродинамические и электрокинематические течения. Кроме того, устройства BioMEMS применяются и в смежных отраслях, включая «лаборатории на чипе», где наблюдаются эффекты взаимодействия конструкции с текучей средой и поверхностные акустические волны (ПАВ).

Задайте нам вопрос о моделировании BioMEMS или изучите дополнительные примеры, истории успеха клиентов и модели:

Модуль Микрогидродинамика

Избранное видео (обучающее)

 

В электрокинетическом клапане образец сначала фокусируется за счет разницы давлений, а затем инжектируется электрокинетическим течением. Для этого вдоль канала инжекции генерируется электрический потенциал, который направляет ионы из области фокусировки в этот канал.

Узнайте больше у экспертов по моделированию MEMS

COMSOL идеально подходит для моделирования микроэлектромеханических систем и пьезоэлектрических устройств, а также связанных с ними задач. Испытайте его в деле на бесплатном мини-курсе, где можно будет получить пробные версии COMSOL Multiphysics и модулей расширения. Мы также с радостью ответим на вопросы о том, как COMSOL может помочь в изучении, разработке и оптимизации ваших микроэлектромеханических систем и пьезоэлектрических устройств.