文献综述
课题研究的现状及发展趋势:
随着 MEMS 技术的不断发展,MEMS 谐振器随之产生。谐振器就是指产生谐振频率的电子元件,主要作用就是产生谐振频率,其具有稳定性好、抗干扰能力强、总体性能优良等特性。谐振器的主要应用是控制频率,它是利用器件内部的机械振子在受到负载信号作用时振动系统产生的固有谐振频率来进行频率选择的,所有和频率相关的发射以及接收的电子产品都离不开谐振器。
谐振器广泛应用于滤波器、振荡器等射频电路的核心器件中,是射频电路的基本元件之一。MEMS谐振器具有高Q值、小型化、轻量化、低功耗、低成本、与COMS互补金属氧化物半导体工艺兼容等特点,成为近年来谐振器研究的热点之一。对于方块MEMS谐振器得到研究,设计者都选用Lameacute;模态作为谐振器的谐振模态,这是由于Lameacute;模态振动时四个角是零振动点,这样只要在这四个点进行支撑就可以很好的降低锚点损耗,用SOI(绝缘体上硅)工艺实现可以达到很高的Q值。在单谐振器,比如振荡器的设计中当然这种模态是最合适的,但是对于具有多个谐振器祸合设计如滤波器设计或者谐振器阵列的设计来说,这种模态并不理想,原因也正是四个角是振动零点,不适合作为耦合点,而如果在其它位置,比如四周的中点作为耦合的话就必须要将耦合梁接入处的电极分成两块,牺牲电极与谐振体的相对面积,这对输出幅度的影响是很大的弯曲振动模态锚点损耗是个重要的难题,这也是目前还没有利用方块的弯曲模态进行谐振器设计的原因。
经过二十年左右的研究,MEMS谐振器构成的振荡器在国外已经进入批量生产并逐渐产业化,其性能可以满足通信系统、雷达系统等得应用。
近几年国外对方块谐振器的平面外振动以及侧向振动中的Lameacute;模态研究的比较多,其中新加坡国立大学设计的己模态方块谐振器中谐振频率为的6.35MHz,值达到1700000,这已经接近晶体谐振器的Q值。
课题研究的意义和价值:
MEMS谐振器具有高Q值、小型化、轻量化、低功耗、低成本、与COMS互补金属氧化物半导体工艺兼容等特点,成为近年来谐振器研究的热点之一。但MEMS谐振器也有很多缺点存在,比较显著的就是它的动态阻抗较高和直流偏压电压过高等。
方块MEMS谐振器是近几年提出的一种谐振器结构,它主要用绝缘体上硅工艺实现。与梁式谐振器相比他具有更高的Q值,更小的动态阻抗,所以与圆盘谐振器一样成为微机械谐振器比较理想的应用结构,但同时它的插入损耗也很大。
