产品：MEMS模块

使用MEMS模块分析微电动系统

压力传感器给出了基于电容变化的压力，这与结构的变形有关。变形取决于环境压力和温度，所使用的材料以及材料中的任何初始应力。

微电机械系统的仿真

微机电系统（MEMS）的设计和建模是一门独特的工程学科。在较小的尺度上，谐振器，陀螺仪，加速度计和执行器的设计必须考虑几种物理现象在其操作中的影响。因此，Comsol多物理学非常适合MEMS应用。为此，MEMS模块提供了预定义的用户界面，其中包括相关的建模工具，称为物理界面，用于各种耦合物理，包括电磁结构，热结构或流体结构相互作用。您可以在模型中包括各种阻尼现象：薄膜气体阻尼，固体和压电材料的各向异性损失因素，锚固阻尼和热弹性阻尼。对于弹性振动和波浪，完美匹配的层（PML）可提供最新的外向弹性能吸收。

一流的压电和压电建模工具允许模拟复合压电 - 弹性 - 射电材料，可以通过任何可想象的配置组合。MEMS模块包括固定和瞬态域中的分析，以及完全耦合的本征，参数，准静态和频率响应分析。您可以轻松地执行电容，阻抗和入学的参数提取，并通过香料网络名单连接到外部电路。建立在comsol多物理学的核心功能之上^®，MEMS模块可用于解决微观尺度上与机械相关的任何现象。

附加图像：

静电驱动的谐振器：使用MEMS模块的机电界面对静电驱动的MEMS谐振器进行仿真。

夸脱谐振器：厚度剪切石英振荡器的机械响应，以及显示串联电容对频率响应的影响。

热执行器：位于顶部的焦耳加热热执行器中的温度，而底部的可视化显示了当前密度分布。

压电传感器：在MEMS模块中使用内置物理界面计算出的沉重材料的压电传感器中的应力场。

热弹性：热弹性阻尼是设计MEMS谐振器时的重要因素。谐振器的循环变形产生局部温度变化和材料的热膨胀，从而显示为阻尼。

用于建模MEMS设备的固体工作流程

为了建模MEMS设备，您首先通过使用COMSOL的本机建模工具或导入CAD模型来定义软件中的几何形状。如果要导入机械CAD模型，则可以使用CAD导入模块或用于CAD的Livelink™产品之一。乐动体育app无法登录可以借助于ECAD导入模块。定义几何模型后，下一步是选择合适的材料并添加合适的物理接口。初始条件和边界条件将在接口内设置。接下来，您定义网格并选择一个求解器。最后，您可视化结果和过程，并导出结果。所有这些步骤都可以从comsol桌面中访问^®。使用默认设置自动设置求解器，这些设置已经针对每个特定接口进行了调整。但是，高级用户可以根据需要访问和修改低级求解器设置。

您也可以将MEMS模拟与Microsoft集成^®Excel^®。这Livelink™为了Excel^®允许您从Excel中驱动模拟^®界面以及结果和材料的导入/导出。如果您喜欢脚本环境，Livelink™为了MATLAB^®制作一系列非常强大的MATLAB^®将COMSOL多物理和MATLAB一起安装时，可用的命令可用。通过这种方式，COMSOL模拟可以与MATLAB程序集成。您可以将结果从COMSOL模型导出到MATLAB环境，包括检查刚度和系统矩阵。

静电执行器和机电

随着设备尺寸的降低，静电力的缩放比较缩小，这一事实经常在MEMS中利用。MEMS模块在该区域内的典型应用是用于静电驱动的MEMS谐振器，该谐振器以施加的直流偏置运行。MEMS模块为机电提供了专用的物理界面，用于MEMS谐振器，用于计算具有施加的DC偏置的谐振频率的变化 - 由于耦合机电系统的软化，频率随施加电位而降低。设备的小尺寸即使在简单的挠曲模式下也会导致MHz共振频率。此外，电磁力的有利缩放尺度可以使宏观上不可能有效的电容驱动。带有MEMS模块的型号库具有详细的教程，并配备了有关静电驱动的MEMS谐振器的分步说明。此外，您还可以选择使用电力力学界面来包括各向同性电迹的效果。

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压电设备

压电力也随着设备尺寸的降低而稳定地扩展。此外，压电传感器和执行器主要是线性的，并且不会在运行中消耗直流功率。石英频率参考可以视为当前生产中目前最高的MEMS组件 - 每年制造超过10亿个设备。MEMS模块的物理界面非常适合模拟石英振荡器以及一系列其他压电设备。

带有MEMS模块运输的教程之一显示了厚度剪切石英振荡器的机械响应以及串联电容及其对频率响应的影响。串联电容经常用于调整或拉出石英振荡器的共振，并且MEMS模块允许将2D和3D模型与香料电路组合以进行此类组合模拟。

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热执行器和热应力

与惯性力相比，热力比例有利。这使微观热执行器足够快，可以在显微镜上有用，尽管热致动器通常比电容或压电执行器慢。热执行器也很容易与半导体过程集成，尽管与静电和压电对应物相比，它们通常会消耗大量功率。MEMS模块可用于带有热应力模拟的焦耳加热，其中包括电阻损耗的分布细节。热效应在许多对许多应用至关重要的沉积薄膜中具有热应力的许多商业MEMS技术的制造中也起着重要作用。MEMS模块包括具有广泛的后处理和可视化功能的热应力计算的专用物理界面，包括应力和应变场，主应力和应变，等效应力，位移场等。

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灵活和开放的建筑

Comsol的设计通过为您提供每个功能求解的方程式并为您提供对基础方程式系统的完全访问来强调物理。还具有巨大的灵活性，可以在系统中添加用户定义的方程式和表达式。例如，为了在具有温度依赖性弹性特性的结构中建模焦耳加热，只需输入弹性常数作为温度的函数 - 不需要脚本或编码即可。当Comsol编译方程式时，这些用户定义的表达式生成的复杂耦合将自动包含在方程系统中。然后使用有限元方法和一系列工业强度求解器来求解方程。一旦获得解决方案，就可以使用大量的后处理工具来询问数据，并自动生成预定义的图以显示设备响应。Comsol提供了评估广泛的物理量的灵活性，包括预定义的数量，例如温度，电场或应力张量（可通过易于使用的菜单获得）以及任意用户定义的表达式。

流体结构相互作用（FSI）和薄膜阻尼

流体MEMS设备或微流体设备代表了越来越重要的MEM区域。Comsol提供了一个单独的微流体模块来专门解决这些应用程序，但是MEMS模块确实包含了重要的微流体功能，以模拟MEMS结构与流体的相互作用。流体结构相互作用（FSI）多物理界面将流体流与固体力学相结合，以捕获流体与固体结构之间的相互作用。固体力学和层流用户界面分别对固体和流体进行建模。FSI耦合出现在流体和固体之间的边界上，并且可以包括流体压力和粘性力，以及从固体到流体 - 双向FSI的动量转移。用于FSI的方法被称为任意的拉格朗日 - 欧拉（ALE）。

FSI的阻尼力通常对于MEMS设备很重要，通常导致对真空包装的要求。MEMS模块具有专门的薄膜阻尼物理界面，该界面可以求解雷诺方程，以确定相邻表面上的流体速度和压力以及力。这些界面可用于模拟膜和滑动膜在各种压力上的滑动（可以包括稀疏效果）。薄膜阻尼可在3D的任意表面上可用，可以直接耦合到3D固体。

压电传感器

压电效应是指响应于施加的应力而发生的材料电导率的变化。小型压电器与标准半导体过程的易于整合，以及传感器的合理线性响应，使得这项技术在压力传感器行业中尤为重要。用于建模压电传感器，MEMS模块为固体或壳中的压电性提供了几个专用物理界面。将MEMS模块与结构力学模块相结合时，启用了薄壳的压电物理接口。

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固体力学

固体力学物理界面用于应力分析以及一般的线性和非线性固体力学，以求解位移。MEMS模块包括线性弹性和线性粘弹性材料模型，但您可以补充它非线性结构材料模块还包括非线性材料模型。您可以通过热膨胀，阻尼以及初始应力和应变特征扩展材料模型。此外，允许几种初始菌株的来源，使得包括由多个物理来源引起的任意非弹性应变贡献。模块中弹性材料的描述包括各向同性，正骨和完全各向异性材料。

热弹性

热弹性物理界面用于建模线性热弹性材料。它解决了结构和温度偏差的位移，以及由热弹性耦合引起的传热。热弹性在高质量因子MEMS谐振器的建模中很重要。

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