(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)
इलेक्ट्रोस्टैटिक सक्रियण एक प्राथमिक है तरीका गति उत्पन्न करने के लिए MEMSयह वोल्टेज लगाने पर परावैद्युत अंतराल द्वारा अलग किए गए दो इलेक्ट्रोडों के बीच लगने वाले आकर्षण बल का उपयोग करता है। बल वोल्टेज के वर्ग और धारिता प्रवणता के समानुपाती होता है। सामान्य डिज़ाइनों में समतल से बाहर की गति के लिए समानांतर-प्लेट संधारित्र और समतल में बड़े विस्थापन के लिए कंघी ड्राइव शामिल हैं।
कम बिजली खपत (आदर्श रूप से शून्य स्थैतिक बिजली), उच्च गति और मानक माइक्रोफैब्रिकेशन प्रक्रियाओं के साथ अनुकूलता के कारण MEMS में इलेक्ट्रोस्टैटिक सक्रियण को प्राथमिकता दी जाती है। समानांतर-प्लेट एक्चुएटर में मूलभूत बल [latex]F[/latex] को [latex]F = frac{1}{2} frac{dC}{dx}V^2[/latex] द्वारा दिया जाता है, जहाँ [latex]V[/latex] वोल्टेज है और [latex]frac{dC}{dx}[/latex] विस्थापन [latex]x[/latex] के सापेक्ष धारिता [latex]C[/latex] का प्रवणता है। एक आदर्श समानांतर-प्लेट संधारित्र के लिए, यह समीकरण सरल होकर [latex]F लगभग frac{1}{2} frac{epsilon AV^2}{g^2}[/latex] बन जाता है, जहाँ [latex]epsilon[/latex] परावैद्युत पारगम्यता है, [latex]A[/latex] प्लेट का क्षेत्रफल है, और [latex]g[/latex] अंतर है। यह समीकरण एक महत्वपूर्ण चुनौती को उजागर करता है: बल विस्थापन के साथ अत्यधिक गैर-रैखिक होता है। जैसे-जैसे अंतर कम होता जाता है, विद्युतस्थैतिक बल तेजी से बढ़ता है, जबकि एक विशिष्ट यांत्रिक प्रत्यानयन बल (स्प्रिंग से) रैखिक रूप से बढ़ता है। एक निश्चित बिंदु पर (आमतौर पर प्रारंभिक अंतर के एक तिहाई पर), विद्युतस्थैतिक बल प्रत्यानयन बल पर हावी हो जाता है, जिससे चल प्लेट अस्थिर रूप से स्थिर प्लेट से चिपक जाती है। यह घटना, जिसे "पुल-इन" के नाम से जाना जाता है, सरल विद्युतस्थैतिक अभिकारीकों की स्थिर गति सीमा को सीमित करती है।
इस सीमा को दूर करने के लिए, कॉम्ब ड्राइव एक्चुएटर का आविष्कार किया गया। इसमें चालक उंगलियों की दो आपस में जुड़ी हुई कंघी जैसी संरचनाएं होती हैं। जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो उंगलियों के किनारों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र उत्पन्न होते हैं। इससे एक पार्श्व बल उत्पन्न होता है जो एक कंघी को दूसरी कंघी के सापेक्ष, सब्सट्रेट के समानांतर गति देता है। इसका मुख्य लाभ यह है कि जैसे-जैसे कंघियां आपस में जुड़ती हैं, ओवरलैप करने वाली उंगलियों के जोड़ों की संख्या बढ़ती जाती है, लेकिन उनके बीच का अंतर स्थिर रहता है। इसके परिणामस्वरूप एक धारिता उत्पन्न होती है जो विस्थापन के साथ रैखिक रूप से बदलती है, जिससे एक ऐसा बल उत्पन्न होता है जो गतिमान कंघी की स्थिति से काफी हद तक स्वतंत्र होता है। यह स्थिर, लंबी दूरी की सक्रियता एक क्रांतिकारी विकास था, जिसने कई प्रकार के उपकरणों, विशेष रूप से उच्च-प्रदर्शन अनुनादी सेंसर जैसे जाइरोस्कोप और एक्सेलेरोमीटर, को सक्षम बनाया, जहां सटीक और स्थिर बल प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है।
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एमईएमएस इलेक्ट्रोस्टैटिक सक्रियण
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