Моделирование электротоковых микрореле
По результатам моделирования предложена конструкция электротокового микрореле. Оценены характеристики микрореле при различных направлениях протекания электрического тока через меандровую систему планарной конструкции. За результатами моделювання запропоновано конструкцію електротокового мікрореле. В...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51813 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Моделирование электротоковых микрореле / Н.И. Мухуров, Г.И. Ефремов, С.П. Жвавый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 6-9. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859644616657076224 |
|---|---|
| author | Мухуров, Н.И. Ефремов, Г.И. Жвавый, С.П. |
| author_facet | Мухуров, Н.И. Ефремов, Г.И. Жвавый, С.П. |
| citation_txt | Моделирование электротоковых микрореле / Н.И. Мухуров, Г.И. Ефремов, С.П. Жвавый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 6-9. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | По результатам моделирования предложена конструкция электротокового микрореле. Оценены характеристики микрореле при различных направлениях протекания электрического тока через меандровую систему планарной конструкции.
За результатами моделювання запропоновано конструкцію електротокового мікрореле. Визначено розрахункові співвідношення параметрів, що описуються в нормованному вигляді функцією, що становить собою симетричну параболу. Оцінено характеристики мікрореле за різних напрямків протікання електричного струму через меандрову систему планарної конструкциї.
The design and method of electrocurrent microrelay theoretical modelling is offered. It is established, that base function in the normalized kind graphically represents a symmetric parabola. Microrelay capability evaluation have been carried out for different current flow directions through the meander-line system of planar structure.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:25:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
6
ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
13.10 2010 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Þ. Ý. ÏÀÝÐÀÍÄ
(ÄîíÍÓ, ã. Àë÷åâñê)
Ä. ò. í. Í. È. ÌÓÕÓÐÎÂ, ê. ò. í. Ã. È. ÅÔÐÅÌÎÂ,
ä. ô.-ì. í. Ñ. Ï. ÆÂÀÂÛÉ
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü, ã. Ìèíñê, Èíñòèòóò ôèçèêè èì. Á. È. Ñòåïàíîâà
ÍÀÍ Áåëàðóñè
E-mail: n.mukhurov@ifanbel.bas-net.by
ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ ÝËÅÊÒÐÎÒÎÊÎÂÛÕ ÌÈÊÐÎÐÅËÅ
Ïî ðåçóëüòàòàì ìîäåëèðîâàíèÿ ïðåä-
ëîæåíà êîíñòðóêöèÿ ýëåêòðîòîêîâîãî
ìèêðîðåëå. Îöåíåíû õàðàêòåðèñòèêè
ìèêðîðåëå ïðè ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíè-
ÿõ ïðîòåêàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷å-
ðåç ìåàíäðîâóþ ñèñòåìó ïëàíàðíîé
êîíñòðóêöèè.
Ìèêðîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå ðåëå øèðîêî èñïîëü-
çóþòñÿ â ðàçëè÷íûõ ôóíêöèîíàëüíûõ óñòðîéñòâàõ â
êà÷åñòâå ðåãóëèðóþùèõ, óïðàâëÿþùèõ, êîíòðîëèðó-
þùèõ ýëåìåíòîâ. Âàæíîé ÷àñòüþ ìèêðîðåëå ÿâëÿþò-
ñÿ ìèêðîàêòþàòîðû, ñîçäàþùèå àêòèâíûå ñèëû âîç-
äåéñòâèÿ íà ÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû. Áîëüøîå âíè-
ìàíèå óäåëåíî òåîðåòè÷åñêîìó ìîäåëèðîâàíèþ è ïðàê-
òè÷åñêèì ðàçðàáîòêàì ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ àêòþàòî-
ðîâ [1�3]. Îíè âûïîëíÿþòñÿ â ðàçëè÷íûõ êîíñòðóê-
òèâíûõ âàðèàíòàõ, èç êîòîðûõ ìîæíî âûäåëèòü ïëîñ-
êîïàðàëëåëüíûå [4, 5], òîðñèîííûå [4, 6], êîíñîëü-
íûå [7�9], îáúåìíûå, ïëàíàðíûå. Èõ ïåðñïåêòèâíîñòü
îáóñëîâëèâàåòñÿ ìàëûìè ìàññîãàáàðèòíûìè ïîêàçà-
òåëÿìè è ìèçåðíûì ýíåðãîïîòðåáëåíèåì. Îäíàêî,
íåñìîòðÿ íà ðÿä îðèãèíàëüíûõ ïðåäëîæåíèé, óïðàâ-
ëÿåìûé ó÷àñòîê ïåðåìåùåíèÿ ïîäâèæíîãî ýëåìåíòà
â ìåæýëåêòðîäíîì ïðîìåæóòêå ñîñòàâëÿåò ëèøü îäíó
òðåòüþ åãî ÷àñòü. Ïðåäëàãàåìûå ìåðû ïî åãî óâåëè-
÷åíèþ óñëîæíÿþò êîíñòðóêöèþ è òåõíîëîãèþ è ïðè
ýòîì òðåáóþò çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ çíà÷åíèÿ òà-
êîãî óïðàâëÿþùåãî ïàðàìåòðà êàê ýëåêòðè÷åñêîå íà-
ïðÿæåíèå ñðàáàòûâàíèÿ [2, 5, 9]. Ïîýòîìó ïðåäñòàâ-
ëÿåòñÿ öåëåñîîáðàçíûì ðàññìîòðåòü äðóãèå âàðèàí-
òû èçìåíåíèÿ àêòèâíûõ ñèë, îáåñïå÷èâàþùèõ ôóíê-
öèîíèðîâàíèå ìèêðîðåëå.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû òåîðå-
òè÷åñêîãî ðàñ÷åòà è ìîäåëèðîâàíèÿ ìèêðîðåëå, â êî-
òîðîì èñïîëüçîâàí ýôôåêò âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðî-
ìàãíèòíûõ ñèë, âîçíèêàþùèõ ïðè ïðîòåêàíèè ïîñòî-
ÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç ïàðàëëåëüíûå ïðî-
âîäíèêè. Ïîêàçàíî, ÷òî ýòîò ýôôåêò ìîæåò áûòü ðåà-
ëèçîâàí â ïðåäëîæåííîé êîíñòðóêöèè ýëåêòðîòîêî-
âîãî ìèêðîðåëå (ÝÒÌ) ñ ýëåêòðîòîêîâûì àêòþàòî-
ðîì (ÝÒÀ).
Îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè ýëåêòðîòîêîâîãî
ìèêðîðåëå
Ïî êîíñòðóêöèè ÝÒÌ ïîäîáíû ýëåêòðîñòàòè÷å-
ñêèì ìèêðîðåëå [10]. Ïðèìåð ïëîñêîïàðàëëåëüíîãî
ýëåêòðîòîêîâîãî ìèêðîðåëå, ñîäåðæàùåãî ÝÒÀ, ïðåä-
ñòàâëåí íà ðèñ. 1. Îíî ñîñòîèò èç äèýëåêòðè÷åñêèõ
ïîäëîæêè 1 è ïëàñòèíû 2, æåñòêî ñîåäèíåííûõ ìåæ-
äó ñîáîé. Â ïîäëîæêå âûïîëíåíî ïðÿìîóãîëüíîå
óãëóáëåíèå 5, íà äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòîðîíàõ êî-
òîðîãî èìåþòñÿ ñòóïåíüêè 3 ñ êîíòàêòàìè 10. Â ñåðå-
äèíå ïëàñòèíû ðàñïîëîæåí æåñòêèé ïîäâèæíûé ÿêîðü
4, êîòîðûé ñîåäèíåí ñ ðàìêîé 11 ïëàñòèíû óïðóãèìè
äåðæàòåëÿìè 9, ðàñïîëîæåííûìè «åëî÷êîé». Íà äíå
óãëóáëåíèÿ è íàïðîòèâ, íà âíóòðåííåé ñòîðîíå ÿêîðÿ,
ñôîðìèðîâàíû èäåíòè÷íûå, çåðêàëüíî ðàñïîëîæåí-
íûå íåïîäâèæíûé 6 è ïîäâèæíûé 7 òîêîïðîâîäÿùèå
ñèëîâûå ìåàíäðîâûå ó÷àñòêè (ÌÓ), îáðàçóþùèå
1
1
2
2
3 6 7 8 9
311
5
10
3
5
3
10
4
9
4
Ðèñ. 1. Êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà ýëåêòðîòîêîâîãî ìèêðîðåëå:
1 � ïîäëîæêà; 2 � äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïëàñòèíà; 3 � ñòóïåíüêè â
ïîäëîæêå; 4 � ïîäâèæíûé ÿêîðü; 5 � óãëóáëåíèå â ïîäëîæêå;
6 � íåïîäâèæíûé ÌÓ; 7 � ïîäâèæíûé ÌÓ; 8 � ïåðåìû÷êè;
9 � óïðóãèå äåðæàòåëè; 10 � êîíòàêòû; 11 � ðàìêà ïëàñòèíû
t t k
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
7
ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
ÝÒÀ. Âåòâè ÌÓ ìîãóò áûòü ðàçäåëåíû ñêâîçíûìè
ïàçàìè. Íà÷àëà è êîíöû ÌÓ ñ ïîìîùüþ øòûðüêîâ,
ñîåäèíÿþùèõ ïîäëîæêó ñ ïëàñòèíîé, âêëþ÷àþòñÿ â
óïðàâëÿþùóþ öåïü. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà óïðàâëÿ-
þùåé öåïè ïðåäóñìàòðèâàåò âîçìîæíîñòü êàê ïàðàë-
ëåëüíîãî, òàê è ïîñëåäîâàòåëüíîãî âêëþ÷åíèÿ ÌÓ
(ðèñ. 2). Íà âíóòðåííåé ñòîðîíå ÿêîðÿ ðàñïîëîæåíû
òàêæå äâå ïåðåìû÷êè 8 íàïðîòèâ êîíòàêòîâ 10. Ýòè
ïàðû âõîäÿò â óïðàâëÿåìóþ öåïü êàê íîðìàëüíî ðà-
çîìêíóòûå (ÍÐ) êîíòàêòû. Ïðîìåæóòîê ìåæäó ÌÓ
ÿâëÿåòñÿ ðàáî÷èì ìåæìåàíäðîâûì ðàññòîÿíèåì t, à
ìåæäó êîíòàêòàìè è ïåðåìû÷êàìè � ìåæêîíòàêòíûì
ðàññòîÿíèåì tê (tê< t). Ýëåìåíòû ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé
ñîåäèíåíû òîêîïðîâîäÿùèìè äîðîæêàìè óïðàâëÿþ-
ùåé è óïðàâëÿåìîé öåïåé. Ê îñíîâíûì ïàðàìåòðàì
ÝÒÌ îòíîñÿòñÿ òîê ñðàáàòûâàíèÿ, ìåæìåàíäðîâîå
ðàññòîÿíèå, óïðàâëÿåìàÿ ÷àñòü ðàáî÷åãî öèêëà, óñè-
ëèå êîíòàêòà è óñèëèå âîçâðàòà.
 êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÷àñòåé
ÝÒÌ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äèýëåêòðèê, îáëàäàþ-
ùèé âûñîêèìè ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè è
ïîçâîëÿþùèé ôîðìèðîâàòü ýëåìåíòû ðàçëè÷íîé êîí-
ôèãóðàöèè. Íàèáîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûì ìàòåðèàëîì
ïðåäñòàâëÿåòñÿ àíîäíûé îêñèä àëþìèíèÿ (ÀÎÀ) [3].
Åãî ñàìîîðãàíèçóþùàÿñÿ ÿ÷åèñòàÿ ñòðóêòóðà ÿâëÿ-
åòñÿ îñíîâîé ôîðìèðîâàíèÿ ïðåöèçèîííûõ êîíôèãó-
ðàöèé ïëîñêèõ è îáúåìíûõ ïåðôîðèðîâàííûõ äåòà-
ëåé. Òàêèå äåòàëè ìîæíî èçãîòàâëèâàòü íà îáîðóäî-
âàíèè äëÿ ïðîèçâîäñòâà ìèêðîñõåì, ïîñêîëüêó ïðî-
öåññ èõ èçãîòîâëåíèÿ áàçèðóåòñÿ íà èíòåãðàëüíîé òåõ-
íîëîãèè è íå òðåáóåò ðàçðàáîòêè óñòàíîâîê ñ óíè-
êàëüíûìè ïàðàìåòðàìè. Òîëùèíà ïîëó÷åííûõ ïëàñ-
òèí ìîæåò áûòü îò äîëåé äî ñîòåí ìèêðîìåòðîâ.
Òîêîïðîâîäÿùèå ýëåìåíòû íàíîñÿòñÿ òåðìè÷åñêèì
íàïûëåíèåì èëè ðàñïûëåíèåì â âàêóóìå ìåòàëëîâ ñ
áëèçêèì ê ÀÎÀ çíà÷åíèåì ÊÒÐ ñ îäíîâðåìåííûì èëè
ñ ïîñëåäóþùèì îáðàçîâàíèåì òîïîëîãè÷åñêîãî ðè-
ñóíêà. Òîëùèíà íàïûëåíèÿ ñîñòàâëÿåò äîëè ìèêðî-
ìåòðà (íà ðèñ. 1 ñîîòâåòñòâóþùèå ïëåíêè ïîêàçàíû
óñëîâíî).
Òåîðåòè÷åñêèé ðàñ÷åò îñíîâíûõ ñîîòíîøåíèé
Ïðè âêëþ÷åíèè ÝÒÌ â óïðàâëÿþùóþ öåïü
(ðèñ. 2) ïî îáîèì ÌÓ ïîéäåò òîê I â îäíîì íàïðàâ-
ëåíèè, è ÿêîðü ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðîìàãíèòíûõ
àêòèâíûõ ñèë F íà÷íåò ïðèáëèæàòüñÿ ê ïîäëîæêå
(ðèñ. 3, à). Ñîãëàñíî [11], âåëè÷èíà ñèë F îïðåäå-
ëÿåòñÿ ôîðìóëîé
Ðèñ. 2. Íàïðàâëåíèå òîêà â ìåàíäðîâûõ ó÷àñòêàõ ïðè ðàç-
íîì õîäå ýëåêòðîòîêîâîãî àêòþàòîðà:
� ïðÿìîé õîä (ïàðàëëåëüíîå âêëþ÷åíèå ÌÓ); � îáðàò-
íûé õîä (ïîñëåäîâàòåëüíîå âêëþ÷åíèå ÌÓ)
I
I*
0,4
0,2
0
I
0,4
0,2
0
I
0,4
0,2
0
0
0,2 0,4 0,6 0,8 m
0,2 0,4 0,6 0,8 m
0,2 0,4 0,6 0,8 m
0,2 0,4 0,6 0,8 m
F*, P*
3
2
1
1
F, P
3
2
1
1
F, P
3
2
1
1
2
3
1
I
P
Fb
Fb
P
F
P
I
P*
F*
I*
Ðèñ. 3. Ðàñ÷åòíûå çàâèñèìîñòè ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ÝÒÌ â ðàáî÷åì öèêëå (à) è ýêñïåðèìåíòàëüíûå,
ïîëó÷åííûå â ïðîöåññå ïðÿìîãî (á) è îáðàòíîãî õîäà ïðè îòêëþ÷åíèè òîêà (â) è ïåðåêëþ÷åíèè òîêà (ã)
à) â)
á)
ã)
P
Q
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
8
ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
( )
2
0ì ,
2ð
I L
F
t y
=
− (1)
 äåôîðìèðóåìûõ äåðæàòåëÿõ ÿêîðÿ âîçíèêíåò ðå-
àêòèâíàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ñèëà Ð [12], îïðåäåëÿåìàÿ êàê
3
3
,
12
Eab
P k qy Ky
l
= = (2)
Ïðè ïîñòåïåííîì ïëàâíîì óâåëè÷åíèè I â êàæ-
äûé ìîìåíò ñîõðàíÿåòñÿ ðàâíîâåñíîå ñîñòîÿíèå, ò. å.
F = P. (3)
Èç ôîðìóë (1)�(3) ñëåäóåò, ÷òî äëÿ ïåðåìåùåíèÿ
ÿêîðÿ íà âåëè÷èíó y íåîáõîäèì òîê ñèëîé
( )
0
2ð
.
ì
K
I y t y
L
= − (4)
Ñîãëàñíî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â [3, 5], ïðîâå-
äåì ðàçäåëåíèå ïàðàìåòðîâ â ïîäêîðíåâîì âûðàæå-
íèè íà ïîñòîÿííûå è ïåðåìåííûå â ðàáî÷åì öèêëå
ðåëå è ââåäåì ïðè ýòîì âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíîãî
ïåðåìåùåíèÿ ÿêîðÿ â ìåæìåàíäðîâîì ïðîìåæóòêå
m = y/t = 0�1:
( )
2
0
2
1 .
ì
Kt
I m m
L
π= − (5)
Îáîçíà÷èâ
2
0
2
,
ì
Kt
D
L
π=
( )1 ,I m m∗ = −
ïîëó÷èì
.I I D∗=
Çäåñü D � êîíñòðóêòèâíàÿ êîíñòàíòà, I* � áàçî-
âàÿ ôóíêöèÿ, õàðàêòåðèçóþùàÿ èçìåíåíèå I â çàâè-
ñèìîñòè îò m è íå çàâèñÿùàÿ îò D. Åå äèôôåðåíöè-
ðîâàíèå ïîêàçûâàåò, ÷òî òåîðåòè÷åñêè îíà ïðåäñòàâ-
ëÿåò ñîáîé ñèììåòðè÷íóþ ïàðàáîëó ñ êîîðäèíàòàìè
ýêñòðåìàëüíîé òî÷êè m0 = 0,5, I*max= 0,5 (ðèñ. 3, à).
Òàêàÿ ôîðìà îáúÿñíÿåòñÿ ðàçíîé çàâèñèìîñòüþ F è
Ð îò ó: àêòèâíûå ýëåêòðîìàãíèòíûå ñèëû F îáðàòíî
ïðîïîðöèîíàëüíû ó, à ðåàêòèâíûå ìåõàíè÷åñêèå ñèëû
Ð ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíû ó. Â èíòåðâàëå m =0�0,5
ðàâíîâåñíîå ñîñòîÿíèå äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò èíòåíñèâ-
íîãî óâåëè÷åíèÿ ñèëû ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â ìåàíä-
ðîâûõ ïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòàõ, à â îáëàñòè
m=0,5�0,9 � çà ñ÷åò ïîñòåïåííîãî ñíèæåíèÿ I, îáåñ-
ïå÷èâàþùåãî ðàâåíñòâî F è Ð. Îäíàêî ïðàêòè÷åñêè
ðåàëèçîâàòü òàêîé öèêë ïîêà íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîç-
ìîæíûì, ò. ê. ïðè ñíèæåíèè I è, ñëåäîâàòåëüíî, F,
ïðîãèá äåðæàòåëåé óìåíüøàåòñÿ è íà÷èíàåòñÿ âîçâðàò
ÿêîðÿ â èñõîäíîå ïîëîæåíèå.
Ìîäåëèðîâàíèå ðåæèìà ðàáîòû
 ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ðàáîòû óñòðîéñòâ, îòñëåæè-
âàþùèõ èçìåíåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, âåëè÷èíà I
íåçíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò âåëè÷èíó I*. Ïîñëå òîãî êàê
ÿêîðü ïðîéäåò ïîëîæåíèå, õàðàêòåðèçóþùååñÿ ðàâ-
íîâåñíûì ñîñòîÿíèåì è çíà÷åíèåì îòíîñèòåëüíîé âå-
ëè÷èíû m0, ðàâíîâåñèå íàðóøàåòñÿ.  ðåçóëüòàòå íà-
áëþäàåòñÿ ðåçêîå óìåíüøåíèå ìåæìåàíäðîâîãî ðàñ-
ñòîÿíèÿ ïîä äåéñòâèåì ñòðåìèòåëüíî âîçðàñòàþùåé
ñèëû F. Ñáëèæåíèå ÿêîðÿ ñ íåïîäâèæíûì ýëåêòðîäîì
îêàí÷èâàåòñÿ çàìûêàíèåì ÍÐ-êîíòàêòîâ óïðàâëÿåìîé
öåïè è åå âêëþ÷åíèåì (ðèñ. 3, á).
Îöåíèì èçìåíåíèå âåëè÷èíû êîíòàêòíîãî óñèëèÿ
Q â äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ m îò 0,5 äî 0,9. Åãî âîçðàñ-
òàíèå ñ óâåëè÷åíèåì m îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèÿìè
( )0
2
1
á ;
1
m
m
F
F m
= =
−
0
â ;m
m
P
P
=
( )
á 1
ã ,
â 4 1m m
= =
−
ò. å. ïðè m = 0,9 (ðèñ. 3, á) ìåõàíè÷åñêèå ñèëû âîç-
ðàñòàþò â 1,8 ðàçà, ýëåêòðîìàãíèòíûå � â 5 ðàç. Ïî-
ñëåäíèå áîëüøå ìåõàíè÷åñêèõ ñèë â 2,8 ðàçà, ÷òî
îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíóþ âåëè÷èíó Q.
Óïðàâëÿåìûé ó÷àñòîê ðàáî÷åãî öèêëà, ñîîòâåò-
ñòâóþùèé ðàâíîâåñíîìó ñîñòîÿíèþ ÿêîðÿ, îãðàíè-
÷åí äèàïàçîíîì m =0�0,5, ÷òî íà 33,4% áîëüøå, ÷åì
â ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ìèêðîðåëå.
Ïîñëå çàìûêàíèÿ óïðàâëÿåìîé öåïè ñðàçó èëè
÷åðåç íåêîòîðûé èíòåðâàë âðåìåíè, îïðåäåëÿåìûé
çàäàííûì ôóíêöèîíàëüíûì ðåæèìîì, ïðîèñõîäèò îò-
êëþ÷åíèå ìèêðîðåëå èëè ïåðåêëþ÷åíèå åãî íà îáðàò-
íûé õîä. Ïðè îòêëþ÷åíèè ýëåêòðîìàãíèòíûå ñèëû F
ðàâíû 0. Âîçâðàò ÿêîðÿ â èñõîäíîå ïîëîæåíèå îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ çà ñ÷åò ðåàêòèâíûõ ñèë Ð, êîòîðûå çíà-
÷èòåëüíî ìåíüøå Fm=0,9 (ðèñ. 3, â). Ñèëû Ð äîëæíû
íå òîëüêî ïðåâûñèòü ñóììàðíóþ âåëè÷èíó ðåàêòèâ-
íûõ ñèë èíäóöèðîâàííûõ çàðÿäîâ íà äèýëåêòðè÷åñêèõ
ó÷àñòêàõ è èíåðöèþ ïîäâèæíûõ ìàññ, íî è â ñëó÷àå
çàëèïàíèÿ êîíòàêòîâ ïðåîäîëåòü óäåðæèâàþùóþ èõ
ñèëó. Ïðàêòè÷åñêè çíà÷åíèÿ âðåìåíè âîçâðàòà èìåþò
çíà÷èòåëüíûé ðàçáðîñ, ÷òî ñíèæàåò íàäåæíîñòü ìèê-
ðîðåëå.
Ïðè ïåðåêëþ÷åíèè ìåàíäðîâûõ ó÷àñòêîâ íà ïî-
ñëåäîâàòåëüíîå ñîåäèíåíèå ìåæäó ïðîâîäíèêàìè ñî-
çäàåòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ñ îòòàëêèâàþùåé ñè-
ëîé Fb îáðàòíîãî õîäà, ðàâíîé Fm. Âîçâðàò ÿêîðÿ â
ïåðâûé ìîìåíò áóäåò ïðîèñõîäèòü ïðè ñóììàðíîì
âîçäåéñòâèè ðåàêòèâíûõ ìåõàíè÷åñêèõ ñèë Ðm=0,9 è
ïðåâîñõîäÿùèõ èõ ïî÷òè â 3 ðàçà ýëåêòðîìàãíèòíûõ
ñèë Fb (ðèñ. 3, ã). Äàëåå è òå, è äðóãèå ñèëû áóäóò
ìàãíèòíàÿ ïîñòîÿííàÿ, µ0= 1,257·10�6 ·ñ/(À·ì);
ñóììàðíàÿ äëèíà âåòâåé ìåàíäðà;
ñìåùåíèå ÿêîðÿ.
ãäå µ0 �
L �
y �
êîëè÷åñòâî äåðæàòåëåé;
ìîäóëü óïðóãîñòè ÀÎÀ;
ñîîòâåòñòâåííî øèðèíà, òîëùèíà, äëèíà äåð-
æàòåëåé;
êîýôôèöèåíò çàäåëêè êîíöîâ äåðæàòåëåé;
æåñòêîñòü óïðóãèõ äåðæàòåëåé.
ãäå k �
Å �
a, b, l �
q �
Ê �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2011, ¹ 3
9
ÍÎÂÛÅ ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
óìåíüøàòüñÿ, íî èõ ñîâìåñòíîå äåéñòâèå ïîâûøàåò
íàäåæíîñòü âîçâðàòà ÿêîðÿ â èñõîäíîå ïîëîæåíèå è
óìåíüøàåò âðåìÿ îáðàòíîãî õîäà.  ïåðåêëþ÷àþùèõ
ñõåìàõ ýòî ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ñèëû Fb è ïîâûñèòü
íàäåæíîñòü ñðàáàòûâàíèÿ ìèêðîðåëå â äèàïàçîíå ÑÂ×.
Ðåàëèçàöèÿ òàêîãî ðåæèìà äîñòèãàåòñÿ êðàòêîâðåìåí-
íûì óâåëè÷åíèåì òîêà ïðè ïåðåêëþ÷åíèè â n ðàç, ÷òî
ñîãëàñíî ôîðìóëå (1) ïîâûñèò F â n2 ðàç ïðè íåèç-
ìåííîé âåëè÷èíå Ð.
Âûâîäû
Ýëåêòðîòîêîâîå ìèêðîðåëå ïðåäëîæåííîé êîíñò-
ðóêöèè ðàáîòàåò îò âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ
ñèë, âîçíèêàþùèõ ìåæäó äâóìÿ èäåíòè÷íûìè ìåàíä-
ðîâûìè ó÷àñòêàìè ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ñ îäèíàêîâûì
èëè ïðîòèâîïîëîæíûì íàïðàâëåíèåì òîêà. Ïî âåëè-
÷èíå òîêè â ìåàíäðîâûõ ó÷àñòêàõ ìîãóò áûòü ðàâíû-
ìè è íåðàâíûìè.
Èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ äåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèò-
íûõ ñèë â êîíöå ïðÿìîãî õîäà ïîäâèæíîãî ÿêîðÿ ñ
ïðèòÿæåíèÿ íà îòòàëêèâàíèå ïðè ïðîòèâîïîëîæíîì
íàïðàâëåíèè ïðîòåêàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç
ìåàíäðîâûå ó÷àñòêè ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ñêîðîñòü âîç-
âðàòà ÿêîðÿ â èñõîäíîå ïîëîæåíèå è íàäåæíîñòü ñðà-
áàòûâàíèÿ.
Ýëåêòðîòîêîâîå ìèêðîðåëå ìîæåò óñïåøíî ðàáî-
òàòü â ñëàáîòî÷íûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïîðîãîâûõ, ðåãó-
ëèðóþùèõ, âûñîêî÷àñòîòíûõ óñòðîéñòâàõ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Äÿòëîâ Â. À., Êîíÿøêèí Â. Â., Ïîòàïîâ Á. Å., Ôàäååâ Ñ. È.
Ïëåíî÷íàÿ ýëåêòðîìåõàíèêà.� Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, Ñèá. îòä., 1991.
2. Chan E. K., Dutton R. W. Effects of capacitors, resistors and
residual charge on the static and dynamic performance of
electrostatically � actuated devices // Proc. of SPIE.� 1999.�
Vol. 3680.� P. 120�130.
3. Ìóõóðîâ Í. È., Åôðåìîâ Ã. È., Êóäàíîâè÷ Î. Í. Óñòðîé-
ñòâà ìèêðîìåõàíèêè è ìèêðîñåíñîðèêè íà íàíîïîðèñòîì àíîä-
íîì îêñèäå àëþìèíèÿ.� Ìèíñê: Áåñòïðèíò, 2005.
4. Petersen Ê.E. Silicon as a Mechanical Material // IEEE.�
1982.� Vol. 70, N 5.� P. 420�457.
5. Åôðåìîâ Ã. È., Ìóõóðîâ Í. È. Ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíî-
ñòè ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ìèêðîðåëå ïî ðåçóëüòàòàì ìîäåëèðîâà-
íèÿ // Òð. íàó÷.-òåõí. êîíô. «Êèáåðíåòèêà è òåõíîëîãèè ÕÕI
âåêà».� Ðîññèÿ, ã. Âîðîíåæ.� 2001.� Ñ. 499�508.
6. Hah D., Yoon Ò., Hong S. A low-voltage actuated
micromachined microwave switch using torsion springs and leverage
// IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques.�
2000.� Vol. 48, N 12.� P. 2540�2543.
7. Pat. 4959515 USA. Micromechanical electric shunt and
encoding devices made therefrom / P. M. Zavracky, R. H. Morrison
Jr.� 25.09 1990.
8. Efremov G. I., Mukhurov N. I., Galdetskiy A. V. Analysis of
electromechanical parameters of electrostatic microrelay with a
movable elastic cantilever electrode // Design, Test, Integration and
Packaging of MEMS/MOEMS.� Paris.� 2000.� Vol. 4019.�
P. 580�585.
9. Àëåêñåíêî À. Ã., Áàëàí Í. Í. Àíàëèç ýôôåêòà ñõëîïûâàíèÿ
ýëåêòðîäîâ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ àêòþàòîðîâ â MEMS- è NEMS-
óñòðîéñòâàõ // Íàíî- è ìèêðîñèñòåìíàÿ òåõíèêà.� 2005.�
¹ 7.� Ñ. 31�41.
10. Ïàò. 2667 ÐÁ. Ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå ìèêðîðåëå / È. Ë. Ãðè-
ãîðèøèí, Ã. È. Åôðåìîâ, Í. È. Ìóõóðîâ.� 1996.
11. Êóõëèíã Õ. Ñïðàâî÷íèê ïî ôèçèêå.� Ì.: Ìèð, 1983.
12. Ñïðàâî÷íèê ìàøèíîñòðîèòåëÿ. Ò. 3 / Ïîä ðåä. Ñ. Â. Ñå-
ðåíñåíà.� Ì.: Ìàøãèç, 1955.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Àôîíñêèé À. À., Äüÿêîíîâ Â. Ï. Ýëåêòðîííûå èçìåðåíèÿ â íàíîòåõíîëîãè-
ÿõ è ìèêðîýëåêòðîíèêå.� Ì.: ÄÌÊ Ïðåññ, 2011 ã.� 688 ñ.
Ïåðâàÿ â Ðîññèè êíèãà ïî ñàìûì ñîâðåìåííûì ýëåêòðîííûì
ýëåêòðî- è ðàäèîèçìåðåíèÿì è èçìåðèòåëüíûì ïðèáîðàì, ïðè-
ìåíÿåìûì â íàó÷íûõ èññëåäîâàíèÿõ, òåñòèðîâàíèè è èñïûòà-
íèè óñòðîéñòâ è ñèñòåì ìèêðîýëåêòðîíèêè è íàíîòåõíîëîãèé.
Âïåðâûå ïîäðîáíî îïèñàíû ñðåäñòâà èçìåðåíèé, ïðèìåíÿå-
ìûå â óñëîâèÿõ êðóïíîñåðèéíîãî ìèêðîýëåêòðîííîãî ïðîèç-
âîäñòâà, è ïðèáîðû âåäóùèõ â èõ ðàçðàáîòêå è ïðîèçâîäñòâå
ôèðì: Keithley, Tektronix, Agilent Technologies, LeCroy, R&S
è äð. Îñîáîå âíèìàíèå óäåëåíî àíàëèçó è ãåíåðàöèè òåñòîâûõ
ñèãíàëîâ, èçìåðåíèþ èõ ïàðàìåòðîâ â îáëàñòè ìàëûõ è ñâåðõ-
ìàëûõ çíà÷åíèé âðåìåíè, èçìåðåíèþ ñâåðõìàëûõ òîêîâ è íà-
ïðÿæåíèé, àíàëèçó èìïåäàíñà è èììèòàíñà öåïåé, èçìåðåíè-
ÿì ñòàòè÷åñêèõ è äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïîëóïðîâîä-
íèêîâûõ ïðèáîðîâ è èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì è äð. Ñàìûé êðóïíûé îáçîð ñîâðåìåí-
íûõ çàðóáåæíûõ è îòå÷åñòâåííûõ èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ íà ðûíêå Ðîññèè è ìèðà.
Äëÿ èíæåíåðîâ, íàó÷íûõ ðàáîòíèêîâ, àñïèðàíòîâ, ïðåïîäàâàòåëåé è ñòóäåíòîâ âóçîâ
è óíèâåðñèòåòîâ òåõíè÷åñêîãî è êëàññè÷åñêîãî òèïîâ.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51813 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:25:37Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мухуров, Н.И. Ефремов, Г.И. Жвавый, С.П. 2013-12-11T18:48:51Z 2013-12-11T18:48:51Z 2011 Моделирование электротоковых микрореле / Н.И. Мухуров, Г.И. Ефремов, С.П. Жвавый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2011. — № 3. — С. 6-9. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51813 По результатам моделирования предложена конструкция электротокового микрореле. Оценены характеристики микрореле при различных направлениях протекания электрического тока через меандровую систему планарной конструкции. За результатами моделювання запропоновано конструкцію електротокового мікрореле. Визначено розрахункові співвідношення параметрів, що описуються в нормованному вигляді функцією, що становить собою симетричну параболу. Оцінено характеристики мікрореле за різних напрямків протікання електричного струму через меандрову систему планарної конструкциї. The design and method of electrocurrent microrelay theoretical modelling is offered. It is established, that base function in the normalized kind graphically represents a symmetric parabola. Microrelay capability evaluation have been carried out for different current flow directions through the meander-line system of planar structure. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Новые компоненты для электронной аппаратуры Моделирование электротоковых микрореле Моделювання електротокових мікрореле The electrocurrent microrelay modelling Article published earlier |
| spellingShingle | Моделирование электротоковых микрореле Мухуров, Н.И. Ефремов, Г.И. Жвавый, С.П. Новые компоненты для электронной аппаратуры |
| title | Моделирование электротоковых микрореле |
| title_alt | Моделювання електротокових мікрореле The electrocurrent microrelay modelling |
| title_full | Моделирование электротоковых микрореле |
| title_fullStr | Моделирование электротоковых микрореле |
| title_full_unstemmed | Моделирование электротоковых микрореле |
| title_short | Моделирование электротоковых микрореле |
| title_sort | моделирование электротоковых микрореле |
| topic | Новые компоненты для электронной аппаратуры |
| topic_facet | Новые компоненты для электронной аппаратуры |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51813 |
| work_keys_str_mv | AT muhurovni modelirovanieélektrotokovyhmikrorele AT efremovgi modelirovanieélektrotokovyhmikrorele AT žvavyisp modelirovanieélektrotokovyhmikrorele AT muhurovni modelûvannâelektrotokovihmíkrorele AT efremovgi modelûvannâelektrotokovihmíkrorele AT žvavyisp modelûvannâelektrotokovihmíkrorele AT muhurovni theelectrocurrentmicrorelaymodelling AT efremovgi theelectrocurrentmicrorelaymodelling AT žvavyisp theelectrocurrentmicrorelaymodelling |