sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2022-4-16-21sapi-589Research ArticleСистемный анализSystem analysisВлияние радиусов сопряжений элементов мембранных МЭМС-систем на собственные колебанияThe effect of the coupling radii of the elements of membrane MEMS systems on their own oscillationsАвсиевичА. М.AusiyevichA. M.

Авсиевич Андрей Михайлович, кандидат технических наук. Декан факультета «Информационных технологий и робототехники»

Ph.D in Technology. Head of the department «Information Technology and Robotics»

ausi@bntu.byТаратынИ. А.TaratynI. A.

Таратын Игорь Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Микро- и нанотехника»

Associate Professor of the Department of Micro- and Nanotechnology. Candidate of Technical Sciences

mems@bntu.byКирилловП. С.KirylauP. S.

Кириллов Павел Сергеевич, магистрант кафедры «Программное обеспечение информационных систем и технологий», инженер научно-исследовательской лаборатории Механики материалов и динамики технических систем

Master’s student of the Department “Software of Information Systems and Technologies”, engineer of the Research Laboratory of Mechanics of Materials and Dynamics of Technical Systems

povt@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202224022023041621Copyright © Авсиевич А.М., Таратын И.А., Кириллов П.С., 20232023Авсиевич А.М., Таратын И.А., Кириллов П.С.Ausiyevich A.M., Taratyn I.A., Kirylau P.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/589

Рассмотрены закономерности изменения частот и форм собственных колебаний и напряженного состояния кремниевого чувствительного элемента механической системы МЭМС-акселерометра в зависимости от изменения радиусов скругления конструктивных элементов. Установлено увеличение собственных частот системы и напряжений в торсионных подвесах с увеличением радиусов сопряжений подвеса с рамкой и инерционной массой. Скругление формы подвесов в плане приводит к снижению собственных частот и росту напряжений, возникающих при колебательных движениях. Подтвержден факт локализации форм колебаний высокой частоты в инерционной массе. Рекомендован комплекс конструктивных решений, позволяющих управлять вибрационным состоянием механической системы МЭМСакселерометра.

The regularities of changes in the frequencies and forms of natural oscillations and the stress state of a silicon sensing element of a mechanical MEMS accelerometer system depending on changes in the radii of rounding of structural elements are considered. An increase in the natural frequencies of the system and stresses in torsion suspensions has been established with an increase in the radii of the coupling of the suspension with the frame and the inertial mass. The rounding of the shape of the suspensions in the plan leads to a decrease in natural frequencies and an increase in stresses arising from oscillatory movements. The fact of localization of high-frequency oscillation forms in the inertial mass is confirmed. A set of design solutions is recommended to control the vibration state of the MEMS accelerometer mechanical system.

микроэлектромеханическая системаакселерометркремниевая пластинакремниевый торсионный подвессобственная частотаформа колебанийнапряженияmicroelectromechanical systemaccelerometersilicon platesilicon torsion suspensionsnatural frequencyoscillation formsstressesReferencesАвсиевич, А.М. Влияние геометрии кремниевого чувствительного элемента МЭМС на собственные колебания. А.М. Авсиевич, И.А. Таратын, А.Ф. Смалюк, П.С. Кириллов // Математические методы в технологиях и технике. Научный журнал, №11, - СПб.: ООО «Сарлен-Алекс», 2021. – С. 71– 75.Ausiyevich, A.M. The influence of the geometry of the silicon sensing element MEMS on its own vibrations. A.M. Ausiyevich, I.A. Taratyn, A.F. Smalyuk, P.S. Kirylau // Mathematical methods in technologies and engineering. Scientific Journal, No. 11, - St. Petersburg: Sarlen-Alex LLC, 2021. – pp. 71-75.Гуртов В. А., Беляев М. А., Бакшеева А.Г. Микроэлектромеханические системы: Учеб. пособие. – Петрозаводск: Из-во ПетрГУ, 2016. – 171 с.Gurtov V. A., Belyaev M. A., Baksheeva A.G. Microelectromechanical systems: Textbook. – Petrozavodsk: PetrSU Publishing House, 2016. – 171 p.H. Lan, Y. Ding and H. Liu, Nanoimprint Lithography: Principles, Processes and Materials, Nova Science Publishing, 2011, pp. 73.H. Lan, Y. Ding and H. Liu, Nanoimprint Lithography: Principles, Processes and Materials, Nova Science Publishing, 2011, pp. 73.Sze S. M. Physics of Semiconductor Device. Third Edition / S. M. Sze, K. Ng Kwok, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2007. – 825 p.Sze S. M. Physics of Semiconductor Device. Third Edition / S. M. Sze, K. Ng Kwok, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2007. – 825 p.Пауткин, В.Е. Формообразование элементов МЭМС / Датчики и системы. №8. 2018. – С. 56 – 61.Pautkin, V.E. Shaping of MEMS elements / Sensors and systems. No.8. 2018. – pp. 56-61.Вибрации в технике: Справочник в 6-и т. / Ред. совет: В.Е. Челомей (пред.). М.: Машиностроение. 1978. Т.1. – 352 c.Vibrations in technology: A reference book in the 6th edition / Ed. council: V.E. Chelomey (pred.). M.: Mechanical Engineering. 1978. Vol.1. – 352 p.Стрент Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир. 1977. – 352 с.Strang G., Fix J. Theory of the finite element method. Moscow: Mir. 1977. – 352 p.Hartmann F., Katz C. Structural analysis with finite elements. Springer. 2007. – 604 p.Hartmann F., Katz C. Structural analysis with finite elements. Springer. 2007. – 604 p.Распопов, В.Я. Микромеханические приборы. Учебное пособие. 2-е изд., перераб и доп. Тул. гос.университет, Московский гос. технологический ун-т им. К.Э. Циолковского. Тула: Гриф и К. 2004. – 476 с.Raspopov, V.Ya. Micromechanical devices. Study guide. 2nd ed., Tula State University, Moscow State Technological University named after K.E. Tsiolkovsky. Tula: Vulture and K. 2004. – 476 p.Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. - 10-е издание, перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. – 592 с.Feodosiev, V.I. Resistance of materials: Studies for universities. - 10th edition, reprint. and additional - M.: Publishing House of the Bauman Moscow State Technical University, 1999. – 592 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.