Yıl 2020, Cilt , Sayı 18, Sayfalar 25 - 29 2020-04-15

MEMS Tabanlı Mikro Rezonatörün Tasarımı ve Analizi

İshak ERTUGRUL [1] , Osman ÜLKİR [2]


Mikro-elektro-mekanik (MEMS) rezonatörler uzun zamandır sensör tasarımı için kullanılmaktadır ve artık günümüzde güç elektroniği alanında osilatörler olarak giderek önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, bir mikro mekanik filtrenin parçası olarak tasarlanan bir yüzey mikro işlenmiş MEMS rezonatörü ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Geliştirilen model, uygulanan 100 V DC gerilim ile rezonatörün analizini gerçekleştirir. Mikro rezonatör içerisinden geçen akım, termal genleşme ile ısı enerjisini dağıtmaktadır. Bu genleşme, rezonatör içerisinden geçen akım ve yayılan sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. COMSOL yazılımı kullanılarak 400 μm uzunluğunda ve 50 μm kalınlığında dikdörtgen bir kiriş olarak tasarlanan rezonatör için polikristalin silikon, demir, alüminyum, gümüş ve altın malzeme ataması yapılarak gerekli analizler yapılmıştır. Giriş potansiyeli rezonatörün hava boşluğu merkezinden uygulanarak y ekseninde meydana gelen deformasyonlar ölçülmüştür. En yüksek deformasyon 0.062 µm ile alüminyum malzemede ortaya çıkarken; en düşük deformasyon 0.029 µm ile polikristalin silikon malzemede ölçülmüştür. Demir, gümüş ve altın malzemelerinde ise sırasıyla 0.030 µm, 0.052 µm ve 0.059 µm deformasyon verileri ölçülmüştür. Sonuç olarak, mikro rezonatör tasarımında kullanılan alüminyumun diğer metalik rezonatörler ile kıyaslandığı zaman önerilen geometri için önemli miktarda deformasyon verdiği gözlemlenmiştir.
Mikro rezonatör, Elektrik potansiyeli, COMSOL
  • Ashraf, M. W., Tayyaba, S., & Afzulpurkar, N. (2011). Micro electromechanical systems (MEMS) based microfluidic devices for biomedical applications. International journal of molecular sciences, 12(6), 3648-3704.
  • Ertugrul I., Akkus N. ve Yüce H., Fabrication of MEMS based electrothermal microactuators with additive manufacturing Technologies, Materiali in tehnologije, 53 (5), 665-670, 2019.
  • Hajjaj, A. Z., Hafiz, M. A., & Younis, M. I. (2017). Mode coupling and nonlinear resonances of MEMS arch resonators for bandpass filters. Scientific reports, 7, 41820.
  • Kourani, A., Song, Y. H., Arakawa, B., Lu, R., Guan, J., Gao, A., & Gong, S. (2017, June). A 150 MHz voltage controlled oscillator using lithium niobate RF-MEMS resonator. In 2017 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS) (pp. 1307-1310).
  • Lee, K. W., Kanno, S., Kiyoyama, K., Fukushima, T., Tanaka, T., & Koyanagi, M. (2010). A cavity chip interconnection technology for thick MEMS chip integration in MEMS-LSI multichip module. Journal of Microelectromechanical Systems, 19(6), 1284-1291.
  • Nisar, A., Afzulpurkar, N., Mahaisavariya, B., & Tuantranont, A. (2008). MEMS-based micropumps in drug delivery and biomedical applications. Sensors and Actuators B: Chemical, 130(2), 917-942.
  • Yang, Y., Gao, A., Lu, R., & Gong, S. (2017, January). 5 GHz lithium niobate MEMS resonators with high FoM of 153. In 2017 IEEE 30th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) (pp. 942-945).
  • Younis, M. I., Abdel-Rahman, E. M., & Nayfeh, A. (2003). A reduced-order model for electrically actuated microbeam-based MEMS. Journal of Microelectromechanical systems, 12(5), 672-680.
  • Zhao, C., Montaseri, M. H., Wood, G. S., Pu, S. H., Seshia, A. A., & Kraft, M. (2016). A review on coupled MEMS resonators for sensing applications utilizing mode localization. Sensors and Actuators A: Physical, 249, 93-111.
  • Zhao, C., Pandit, M., Sun, B., Sobreviela, G., Zou, X., & Seshia, A. (2017). A closed-loop readout configuration for mode-localized resonant MEMS sensors. Journal of Microelectromechanical Systems, 26(3), 501-503.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0001-8133-5889
Yazar: İshak ERTUGRUL (Sorumlu Yazar)
Kurum: MUŞ ALPARSLAN ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0001-9586-0377
Yazar: Osman ÜLKİR
Kurum: MUŞ ALPARSLAN ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 15 Nisan 2020

APA ERTUGRUL, İ , ÜLKİR, O . (2020). MEMS Tabanlı Mikro Rezonatörün Tasarımı ve Analizi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (18) , 25-29 . DOI: 10.31590/ejosat.676368