边缘效应对电容式叉指状微纳力测量装置的影响与分析

作者：徐立; 王淑香; 张卫卫; 郑培亮

来源：中国测试, 2020, S1: 153-157.

• 微纳力
• 叉指状电容
• 边缘效应
• 影响区域

针对电容式微纳力测量装置中普遍存在边缘效应影响的问题,利用有限元模拟与理论计算相结合的方法,比较分析了不同参数条件下边缘效应对微纳力输出值的影响,同时根据有限元模拟所得电势分布云图与等势线分布图,分析了不同极板相对位置、加载电压下,电容边缘效应影响不同所产生的原因。结果表明:叉指电容具有良好的输出稳定性,在处于相交状态70%区域范围内,输出波动幅度在5.2%以内,电容边缘效应影响可忽略;当相交长度大于叉指长度90%时,边缘效应对微纳力输出值的影响超过22.1%,理论计算公式已无法准确计算实际微纳力输出值;且该区域内加载电压升高到1200V时,边缘效应对微纳力输出值的影响可达50.1%。在微纳力测量装置设计与应用过程中应使叉指电容相交长度小于叉指长度的90%,且保持较低加载电压以减小边缘效应影响。

• 单位
  中国科学院空间应用工程与技术中心; 广州航海学院; 广东省计量科学研究院