MEMS惯性开关具有方便灵活、低成本和常值守状态下无功耗等特点。随着物联网的深入发展,MEMS惯性开关作为一种无源器件在微电子系统应用中得到了广泛的关注,可广泛应用于物联网系统中,用于监测来自环境的振动冲击,并发出相应的过载报警信号,尤其适用于偏远、环境恶劣、植入设备和功耗要求严格的应用场景。MEMS惯性开关的可动电极在器件敏感方向所施加的振动冲击作用下,将向固定电极方向运动;当施加的惯性冲击加速度超过器件的阈值加速度时,可动电极与固定电极发生碰撞接触,同时向外电路输出一个脉冲信号。接触性能的好坏是衡量MEMS惯性开关性能稳定性的重要标准:器件可集成化程度的高低以及能否安全可靠触发都取决于电极接触性能的好坏。接触时间过短会使得后续用以处理信号的数字模拟电路极为复杂。关于碰撞性能的提升,国内外许多研究人员开展了相关研究,其中通过结构设计延长器件接触时间的方案居多,延长接触时间被认为是改善碰撞性能进而使器件性能得到优化的重要技术途径。本论文提出了两类静电MEMS惯性开关设计:通过加强筋结构和步进吸合式可动电极实现静电辅助延长接触时间功能的设计I和实现静电锁定功能的设计II。对设计结构进行理论分析,总结静电力作用对器件性能参数的影响,分析认为:在不同范围的吸合电压内,器件可具有多阈值振动检测、延长接触时间、振动是否发生检测和静电锁定等多种功能。对设计结构进行有限元模拟仿真分析,得到其动态响应过程及主要性能参数,包括模态分析、抗过载性能、阈值加速度和接触时间等。利用标准落锤系统对制备的器件进行性能测试,测试结果表明:具有设计I结构的器件在电压为8V和15V时,接触时间被延长到192μs和336μs;具有设计II结构的器件在电压为8V和15V时,接触时间为延长到264μs和540μs,在电压为25V时,实现了静电锁定功能,测试结果与仿真结果具有较高的一致性,验证了上述设计的功能特性。通过在MEMS惯性开关中引入静电力作用,调节施加的电压大小以及外加加速度载荷的大小,即可实现连续多阈值惯性冲击检测,接触时间延长,判断高于一定值惯性加速度的冲击是否发生以及静电锁定等一系列功能。