Analyse de la tension de collapse dans les transducteurs capacitifs ultrasonores

Joseph Lardies (1) , Olivia Arbey (1) , Marc Berthillier (1)

1 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

Une méthode analytique pour évaluer la tension de collapse de transducteurs capacitifs ultrasonores est présentée. L'étude se rapporte à des membranes encastrées qui ont une forme différente : circulaire, carrée et rectangulaire, soumises à une force électrostatique qui est non-linéaire. Notre approche est basée sur un développement en série de Taylor de la force électrostatique autour d'un point nominal et sur l'utilisation d'un modèle 2D de la déflexion de la membrane. La raideur associée avec les caractéristiques non linéaires de la force électrostatique et la raideur non-linéaire associée à l'encastrement et à la déformation de la membrane sont considérées. La méthode nous permet de déterminer sous forme analytique la déflexion de la membrane ainsi que la tension de collapse. Les résultats de notre modèle sont comparés avec ceux obtenus par des techniques d'analyse par éléments finis. Ils sont aussi comparés à des résultats obtenus expérimentalement. Il s'avère que le modèle analytique développé fournit des résultats très convenables qui sont commentés dans la communication.

Mots clés: Tension de collapse; MEMS; Membranes; Non-linéarités en raideur

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Joseph Lardies, Olivia Arbey, Marc Berthillier. Analyse de la tension de collapse dans les transducteurs capacitifs ultrasonores. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00546834⟩