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MEMS 소자에서의 비선형 현상
Nonlinear Phenomena in MEMS Device 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.7 no.5, 2012년, pp.1073 - 1078  

김주완 (전남대학교 대학원 전기 및 반도체공학과) ,  구영덕 (한국과학기술정보연구원) ,  배영철 (전남대학교 전기.전자통신.컴퓨터 공학부)

초록
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본 논문에서는 MEMS에서 비선형적인 특성을 확인하기 위하여 Duffing 방정식을 가지는 MEMS 시스템을 제안하고 여기에 다른 종류의 비선형 항을 삽입하였을 때의 비선형 현상을 분석하였다. 검증 방법으로 파라미터 변화에 의한 카오스 운동이 있음을 시계열 데이터, 위상 공간, 전력 스펙트럼을 통하여 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose the MEMS system with Duffing equation to confirm nonlinear features in MEMS system. We also analyze nonlinear phenomena when adding the nonlinear term of another type. As a verification, we confirm chaotic motion by parameter variation through the time series, phase portrai...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 MEMS에서 비선형적인 특성을 확인하기 위하여 Duffing 방정식을 가지는 MEMS 시스템을 제안하고 여기에 다른 종류의 비선형 항을 삽입 하였을 때의 비선형 현상을 분석하였다. 검증 방법으로 파라미터 변화에 의한 카오스 운동이 있음을 시계열 데이터, 위상 공간, 전력 스펙트럼을 통하여 확인하였다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MEMS는 무엇인가? 최근에 MEMS(Microelectromechanical system)와 비선형 시스템에 대한 연구[7-8]에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다[1-4]. MEMS은 마이크로 단위의 초소형 소자에 전기와 기계적 소자를 가지고 있는 초소형 시스템을 말한다. 시스템 자체가 마이크로 미만의 초소형 소자이기 때문에 MEMS 적용한 초소형 소자는 앞으로 많은 연구가 진행될 것으로 보이며 이를 이용하여 다양한 전원[5-6]에 이용할 수 있다.
MEMS 내부 동작에 대한 연구가 그동안 관심의 영역 밖에 있었던 이유는? MEMS 시스템은 시스템 자체가 마이크로 또는 나도 단위의 초초소형의 형태를 가지고 있어서 사람의 눈으로 내부 동작을 확인하는 것은 어렵다고 보고 있다. 이러한 이유로 MEMS 내부 동작에 대한 연구가 그동안 관심의 영역 밖에 있었다.
MEMS 시스템의 내부동작을 사람의 눈으로 확인하기 어려운 이유는? MEMS 시스템은 시스템 자체가 마이크로 또는 나도 단위의 초초소형의 형태를 가지고 있어서 사람의 눈으로 내부 동작을 확인하는 것은 어렵다고 보고 있다. 이러한 이유로 MEMS 내부 동작에 대한 연구가 그동안 관심의 영역 밖에 있었다.
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참고문헌 (16)

  1. S. G. Adams, ""Design of electrostatic actuators to tune MEMS,"" Ph.D. dissertation, Cornell Univ., Ithaca, NY, May 1996. 

  2. Yongmei Cindy Wang, Scott G. Adams, James S. Thorp, Noel C. MacDonald, Pete Hartwell, and Fred Bertsch, "Chaos in MEMS, Parameter Estimation and Its Potential Application", IEEE. trans. Circuit and System, Vol. 45, No. 10, pp. 1013-1020, 1998. 

  3. 배영철, "Duffing 방정식을 가진 MEMS에서의 카오스 현상", 한국전자통신학회논문지, 6권, 5 호, pp. 709-716, 2011. 

  4. K. Shaw, Z. Zhang, and N. MacDonald, ""SCREAM I: A single mask, single crystal silicon process for microelectromechanical structures", MEMS''93, pp. 155-160, 1993. 

  5. 박나연, 손철수, 김원중, "모바일 센서 네트워크에서 효율적인 노드 위치 결정", 한국전자통신학회논문지, 5권, 4호, pp. 391-398, 2010. 

  6. 강희훈, 이영종, 한완옥, "유비쿼터스 센서 네트 워크를 위한 에너지-효율적인 계층 구조 클러스터 기반 라우팅 기법", 한국전자통신학회논문지, 4권, 3호, pp. 243-246, 2009. 

  7. 손영우, 배영철, "하드웨어 구현에 의한 카오스 어트렉터 생성용 Chua 회로에 관한 연구", 한국전자통신학회논문지, 5권, 2호, pp. 158-163, 2010. 

  8. 손영우, 배영철, "L 성분이 없는 간략화 CHUA 회로 구현에 관한 연구", 한국전자통신학회논문지, 5권, 1호, pp. 17-22, 2010. 

  9. G. Duffing, Erzwungene Schwingungen bei Veranderlicher Eigen Frequenz und ihre Technische Bedeutung, Vieweg, Brauschweig, 1918. 

  10. J. M. T. Thompson and H. B. Stewart, Nonlinear Dynamics and Chaos , John Wiley, Singapore, 1988. 

  11. M Lakshmanan, K Murali, "Chaos in Nonlinear oscillators", World scientific, 1995. 

  12. S. Parthasarathy and M. Lakshmanan, J. Sound Vib. Vol. 137, pp. 523-526, 1990. 

  13. A. H. Nayfeh and D. T. Mook, Nonlinear Oscillations. John Wiley, New York, 1979. 

  14. J. Guckenheimer and P. Holmes, Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems, and Bifurcations of Vector Fields. New York, NY: Springer-Verlag, 1983. 

  15. F. C. Moon and P. Holmes, ""A magnetoelastic strange attractor,"" J. Sound Vib., Vol. 65, No. 2, pp. 285-296, 1979. 

  16. B. Ando, S. Baglio, C. Trigona, N. Dumas, L. Latorre and P.Nouet, "Nonlinear mechanism in MEMS devices for energy harvestion application", J. Micromech. Microeng, Vol. 20, 125020, 2010. 

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