بررسی رفتار استاتیکی، فرکانس و ظرفیت خازنی میکروسوئیچ‌های سه‌صفحه‌ای با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودیافته

با توجه به اهمیت اثرات پارامتر طول مشخصه در بررسی پایداری میکروسوئیچ‌ها، در این مقاله به بحث و بررسی پایداری میکروسوئیچ با در نظر گرفتن این اثر و با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودیافته پرداخته می‌شود. میکروسوئیچ موردمطالعه در این مقاله میکروسوئیچ سه‌صفحه‌ای است که در آن میکروتیر بین دو الکترود ثابت معلق می‌باشد. اخیراً چنین میکروسوئیچ‌هایی نظر برخی از محققین را به خود جلب کرده و تحقیقاتی در مورد تحلیل رفتار استاتیکی و دینامیکی این سوئیچ‌ها صورت گرفته است. برای این منظور معادله حاکم بر رفتار دینامیکی و استاتیکی میکروسوئیچ با استفاده از تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک ارائه می‌شود. برای حل معادله حاکم که یک معادله غیرخطی می‌باشد؛ از روش گام‌به‌گام خطی‌سازی استفاده می‌شود. نتایج حاکم بر رفتار استاتیکی میکروسوئیچ و تعیین ولتاژ ناپایداری در شرایط مختلف نسبت ولتاژی با استفاده از هر دو تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک تعیین و با هم مقایسه می‌شود. علاوه بر مورد فوق؛ چگونگی تغییرات فرکانس و ظرفیت خازنی میکروسوئیچ نسبت به تغییر ولتاژ اعمالی با استفاده از تئوری تنش کوپل و تئوری تیر کلاسیک ارائه و با هم مقایسه می‌شوند.

analysis of static behavior, frequency, and capacitance of three plates microswitch using modified couple stress theory

considering the importance of the effects of the characteristic length parameter in studying the stability of microswitches, this paper discusses and studies the stability of microswitches by considering this effect and using the improved coupled stress theory. the microswitch studied in this paper is a three-plane microswitch in which the microbeam is suspended between two fixed electrodes. recently, such microswitches have attracted the attention of some researchers and research has been conducted on the analysis of the static and dynamic behavior of these switches. for this purpose, the governing equation for the dynamic and static behavior of the microswitch is presented using the coupled stress theory and the classical beam theory. to solve the governing equation, which is a nonlinear equation; the stepwise linearization method is used. the results governing the static behavior of the microswitch and the determination of the instability voltage under different voltage ratio conditions are determined and compared using both the coupled stress theory and the classical beam theory. in addition to the above, how the frequency and capacitance of the microswitch change with respect to the applied voltage change are presented and compared using the coupled stress theory and the classical beam theory.