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【COMSOL案例2】声表面波传感器
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声表面波 (SAW) 是沿固体材料表面传播的声波,它的振幅随材料深度通常呈指数迅速衰减。 在此模型中将研究声表面波气体传感器的谐振频率。传感器由刻蚀在压电 LiNbO3 (铌酸锂)基板上并覆盖聚异丁烯 (PIB) 薄膜的叉指换能器 (IDT) 组成。随着 PIB 选择性地从空气中吸附 CH2Cl2 (二氯甲烷, DCM),PIB 膜的质量增加,这导致谐振偏 移,从而略微降低了同一声表面波模态下的谐振频率。 声表面波器件中使用的叉指换能器可能包含数百个相同电极,并且每个电极的长度可 能比宽度大了约 100 倍。因此,可以忽略边缘影响,将模型几何结构简化。 由于可以假设表面波在距表面两到三个波长的范围内消失,因此模型中的下边界固定。我们观察表面波,尤其是瑞利波时可知,这虽然实现了零结构位移,但不会导致 从下边界到基板主体的任何显著反射。 与 PIB 和 LiNbO3 相比,电极的电导率高得多。因此,我们可以认为每个电极是等电势 的。这就是为什么不需要模拟构成电极的域,而只要在每个电极的所有外边界上使用 适当的边界条件来表明它所处的等电势状态类型。左侧终端的边界设为电接地,右侧终端的边界指派为表面电荷累积为零的悬浮电位。电边界条件的这种组合对应于开路结构,通常适用于传感应用。 没细致划分网格。 本例只计算了特征频率,没计算频域(频域响应)。没加终端,设置了悬浮电位。压电器件特征频率分析需加静电(ES)场。
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