تاثیر انحنای میکروتیر و الکترود بر ناپایداری‌های جذب و اسنپ-ترو

Abstract

تقابل نیروهای الکتریکی و مکانیکی میکروتیر باعث وقوع ناپایداری جذب در سیستم‌های میکروالکترومکانیکی می‌شود و آن‌ها را به عنوان سیستم‌هایی آسیب‌پذیر از نظر پایداری معرفی می‌کند. استفاده از میکروتیرهای منحنی یکی از راه‌حل‌های پیشنهادی برای کنترل این ناپایداری و افزایش محدوده کاری سیستم می‌باشد. این انحنا سبب وقوع پدیده‌ای موسوم به اسنپ-ترو خواهد شد که طی آن میکروتیر با یک ارتعاش دامنه بزرگ به حالت پایدار دوم خود منتقل می‌شود. علی‌رغم مزیت‌های این پدیده، گاهی شروع آن به ناپایداری سیستم ختم خواهد شد. به منظور استفاده از مزایای انحنای سازه و دوری جستن از معایب اسنپ-ترو، در پژوهش حاضر عملکرد سازه دارای الکترود منحنی بررسی شده است. در این راستا معادله دیفرانسیل حاکم با فرض تئوری تیر اولر-برنولی، به کمک اصل همیلتون و بر اساس تئوری تنش-کوپل بهبود یافته بدست آمده است. این معادله با استفاده از روش تجزیه گالرکین به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل شده و حل عددی آن توسط نرم‌افزار متلب بدست آمده است. به منظور مقایسه عملکرد دو سیستم منحنی با یکدیگر و هم‌چنین با سازه صاف، در نسبت‌های مختلف حداکثر انحنا به گپ، نمودار تغییرات بیش‌ترین خیز میکروتیر در برابر اختلاف پتانسیل برای هر یک از سیستم‌ها رسم شده و مشخصه‌های آغاز ناپایداری آن‌ها نیز محاسبه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که در نسبت‌های انحنا به گپی که اسنپ-ترو سبب از دست رفتن پایداری میکروتیر منحنی می‌شود، استفاده از الکترود منحنی منجر به پایداری سازه تا موقعیت و ولتاژ بالاتری خواهد شد.