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[IEEE 2019年春季光子学与电磁学研究研讨会（PIERS-Spring） - 意大利罗马（2019.6.17-2019.6.20）] 2019年春季光子学与电磁学研究研讨会（PIERS-Spring） - 用于研究有害电外科影响的人体近似组织的电热模型

DOI：10.1109/piers-spring46901.2019.9017645 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 谐振器的品质因数表征了振动能量随时间的衰减程度，直接关联着决定惯性传感器与振荡器性能的频率响应等关键参数。精确预测品质因数对设计高性能微机电系统（MEMS）器件至关重要。现有研究多采用高度简化的主导耗散机制模型（如热弹性耗散的齐纳模型），但这些模型提供的直觉认知往往不足以预测复杂结构的设计方案，甚至可能产生严重误导。本文通过有限元方法构建了完整的定量预测模型，采用晶体硅的全各向异性表征及所有参数的温度依赖性，对MEMS谐振器本征能量耗散机制进行建模。研究发现：由于先前被忽略的晶体各向异性效应和蚀刻释放孔等微小几何特征（这些因素现均可纳入实用模型），热弹性耗散常是比预期更重要的阻尼来源。研究表明，结合外禀耗散机制的简化标度模型，这些模型能以前所未有的精度解释各类MEMS谐振器的品质因数实测数据。
作者： Shirin Ghaffari，Eldwin Jiaqiang Ng，Chae Hyuck Ahn，Yushi Yang，Shasha Wang，Vu A. Hong，Thomas W. Kenny
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

准确预测品质因数对于设计高性能微机电（MEMS）器件至关重要。

研究成果

该论文得出结论：通过精确建模对阻尼贡献最大的因素，可对复杂MEMS谐振器的品质因数进行高度精确的定量预测。研究采用完全耦合的热弹性方程从热弹性耗散计算Q值，并解析获得AKE的Q值。通过将标度模型与具有正确温度标度的实验数据进行拟合，并结合这些剩余项的其他独立测定结果，评估了压力阻尼和锚点阻尼的贡献。

研究不足

实验的技术和应用限制包括：为复杂设计建模品质因数时的计算复杂性，以及简化模型可能导致误导性结果的可能性。

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