Моделирование поведения чувствительных элементов термоэлектромеханических преобразователей

Разработка термоэлектромеханических преобразователей (ТЭМП) является перспективной и актуальной задачей, поскольку применение устройств на основе этих приемников позволит создать новые системы безопасности и медицинские приборы, использующие проникающее ТГц-излучение для анализа состояния исследуемых объектов. Представлены разработанные методы математического моделирования поведения МЭМС ТЭМП, используемых для измерения излучения в терагерцовом диапазоне частот. Проектирование чувствительных элементов преобразователей ТГц-излучения требует применения новых методов анализа протекающих в них взаимосвязанных физических процессов. Разработаны модели поведения микроэлектромеханических чувствительных элементов, работающих на основе эффекта автоэлектронной эмиссии под воздействием стационарных тепловых и механических внешних полей. Представлено решение тестовой задачи в связанной мультифизической нелинейной постановке с учетом взаимного влияния тока автоэлектронной эмиссии и электростатических сил. Предложенный подход к моделированию задачи позволяет получить рабочие характеристики чувствительных элементов и оценить степень влияния на них нелинейных факторов и паразитных воздействий.

Литература

[1] Yun-Shik Lee. Principles of Terahertz Science and Technology. Springer, 2009. 340 p.

[2] Грузевич Ю.К., Солдатенков В.А., Ачильдиев В.М., Бедро Н.А., Воронин И.В., Седова А.Д. Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией — новый приемник длинноволнового оптического излучения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2012, № 12, с. 49–56.

[3] Antonova E.E., Looman D.C. Finite elements for thermoelectric device analysis in ANSYS. ICT 2005 24th International Conference on Thermoelectrics, 2005, pp. 215–218.

[4] Gyimesi M., Ostergaard D., Electro-Mechanical Transducer for MEMS in ANSYS. Proc. 1999 Int. Conf. Modeling/Simulation Microsystems, 1999, vol. 7, pp. 270–273.

[5] Zhang J., Lee Y.C., Tuantranont A., Bright V.M. Thermal analysis of micromirrors for highenergy applications. IEEE Transactions on Advanced Packaging, 2003, vol. 26(3), pp. 310–317.

[6] Ачильдиев В.М. Бесплатформенные инерциальные блоки на основе микромеханических датчиков угловой скорости и линейного ускорения. Москва, ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 223 с.

[7] Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. Москва, ОНИКС 21 век, Мир и Образование, 2005. 464 с.

[8] Zienkiewicz O.Z., Taylor R.L. The Finite element method. Vol. 1: The basis. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. 690 p.

[9] Брюханов О.Н., Шевченко С.Н. Тепломассообмен. Москва, АСВ , 2005. 460 с.