С.М. Карабанов – д.т.н., профессор кафедры. «Электронная техника»,
Лауреат премии Правительства РФ с области науки и техники

SPIN-код: не представлен

Д.В. Суворов – к.т.н., доцент кафедры «Промышленная электроника»

SPIN-код: не представлен

Г.П. Гололобов – к.т.н., доцент кафедры «Промышленная электроника»

SPIN-код: не представлен

Д.Ю. Тарабрин – к.т.н., доцент кафедры «Промышленная электроника»

SPIN-код: не представлен

Е.В. Сливкин – к.т.н., доцент кафедры «Промышленная электроника»

SPIN-код: не представлен

Е.М. Григорьев – директор Касимовского приборного завода,
Лауреат конкурса им. Петра Великого «Лучший менеджер России за 2000 год»,
Лауреат премии Рязанской области по науке и технике имени академика В.Ф. Уткина
SPIN-код: не представлен

Постановка проблемы. Одним из важнейших элементов современной радиотехники являются датчики и сенсоры, выполненные с использованием MEMS-технологии. Магнитоуправляемые MEMS-коммутаторы (Magnetically controlled MEMS-switches) являются, функциональным аналогом малогабаритных герконов и некоторых интегрированных датчиков Холла [1, 2, 6, 810]. Это востребованный на рынке продукт, сочетающий преимущества герконов (отсутствие энергопотребления в ждущем режиме, прямая коммутация нагрузки, малое контактное сопротивление) и датчиков Холла (малые габаритные размеры, возможность SMT-монтажа). Актуальной является задача повышения чувствительности коммутаторов при условии сохранения стойкости к ударному воздействию (инерционной стойкости), а также задача увеличения силы контактного нажатия, определяющей величину контактного сопротивления. Для определения влияния параметров магнитных концентраторов на результирующую магнитную чувствительность необходим комплексный детальный расчет магнитной системы МЭМС-коммутаторов с магнитными концентраторами и сравнительная оценка по критерию магнитной чувствительности.

Цель. Провести математическое моделирование и оптимизацию магнитных концентраторов, представляющих собой неподвижную пластину трапецеидальной формы, узкий конец которой направлен к области контактного перекрытия.

Результаты. Представлены результаты исследования влияния параметров геометрии магнитных концентраторов на магнитную чувствительность магнитоуправляемых MEMS-коммутаторов. Показано, что магнитная чувствительность возрастает с ростом ширины магнитного концентратора и практически не зависит от его длины. Установлено, что зависимость магнитной чувствительности от длины перекрытия балка-концентратор имеет минимум, соответствующий приблизительно 23 длинам межконтактного зазора. Представлены рекомендации по повышению чувствительности магнитоуправляемых коммутаторов.

Практическая значимость. Полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке новых типов магнитоуправляемых МЭМС-коммутаторов.

1. Schiavone Giuseppe & Desmulliez M.P.Y. & Walton Anthony. Integrated Magnetic MEMS Relays: Status of the Technology.
   Micromachines. 2014. 5. P. 622653. 10.3390/mi5030622.
2. Niekiel Florian & Su Jingxiang & Bodduluri Mani Teja & Lisec T. & Blohm Lars & Pieper Isa & Wagner Bernhard & Lofink Fabian. Highly Sensitive MEMS Magnetic Field Sensors with Integrated Powder-based Permanent Magnets. Sensors and Actuators A: Physical. 2019. 297. 10.1016/j.sna.2019.111560.
3. Coutier C. Chiesi L., Garnier A., Fourrier J.C., Lapiere C., Trouillon M., Grappe B., Vincent M., Samperio A., Borel S., Dieppedale C., Lorent E., Sibuet H. A new magnetically actuated switch for precise position detection. Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference. TRANSDUCERS 2009. International. 2009. P. 861864.
4. US6633158 B1 (Micro magnetic proximity sensor apparatus and sensing method). 14.10.2003.
5. US 8,327,527 B2 (INTEGRATED REED SWITCH). 11.12.2012.
6. Min Tang, Yong Hean Lee, Kumar R., Shankar R., Le Neel O. A MEMS micro-reed switch designed for portable applications //In Magnetism, Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference (TRANSDUCERS). 16th International. 2011.P. 2847 2850.
7. Min Tang, Yong Hean Lee, Kumar R., Shankar R., Le Néel O., Noviello G. A MEMS Microreed Switch With One Reed Embedded in the Silicon Substrate // Microelectromechanical Systems. 2011. V. 20. Is. 6. P. 13361344.
8. Karabanov S.M., Gololobov G.P., Tarabrin D.Y., Slivkin E.V. Increase of Magnetic Sensitivity of Magnetically Controlled MEMS Switches // MRS Advances. 2016. V. 1. № 34. Р. 23932399. DOI:10.1557/adv.2016.395.
9. Ясевич В.И. Исследование особенностей применения герконов безконтактного покрытия // Вестник РГРТУ. 2009. № 3
   (вып. 29).
10. Коротченко В.А., Соловьев В.И., Путилина Ж.В. Электромагнитные, механические и электронные процессы при выключении высоковольтных герконов // Вестник РГРТУ. 2015. № 53.
11. Коротченко В.А., Соловьев В.И., Солотенкова Ж.В. Динамика размыкания магнитоуправляемых контактов при разрыве электрического тока // Вестник РГРТУ. 2011. № 36.