Veranstaltung: Mikrosystemtechnik

Nummer:
141389
Lehrform:
Vorlesung und Übungen
Medienform:
Folien, rechnerbasierte Präsentation
Verantwortlicher:
Prof. Dr.-Ing. Martin Hoffmann
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Martin Hoffmann (ETIT)
Sprache:
Deutsch
SWS:
4
LP:
5
Angeboten im:
Sommersemester

Termine im Sommersemester

  • Beginn: Dienstag den 02.04.2019
  • Vorlesung Dienstags: ab 08:15 bis 09.45 Uhr im ID 04/653
  • Übung Dienstags: ab 10:00 bis 11.30 Uhr im ID 04/653

Prüfung

Termin nach Absprache mit dem Dozenten.

Prüfungsform:mündlich
Prüfungsanmeldung:FlexNow
Dauer:30min

Ziele

Die Studierenden können die Skalierung physikalischer Vorgänge selbst bewerten und sie anhand von Kennzahlen anwenden. Ferner sind sie in der Lage, einfache Grundprinzipe der Mikromechanik eigenständig anzuwenden. Insbesondere kennen sie die besonderen Eigenschaften von Silicium als mechanisches Material.

Sie können wesentliche Wandler-Konzepte der Mikrosystemtechnik beschreiben und auf einfache Anwendungen beziehen. Anhand ausgewählter Beispiele können sie dabei auch einen Systemkontext darstellen und aufzeigen wie die konkreten Anwendungen die Wandler Konzepte der Mikrosystemtechnik beeinflussen.

Ferner kennen die Studierenden die wichtigsten MST-spezifischen Technologien und können den Einfluss der Temperatur auf Mikrosysteme bewerten.

Inhalt

Die Vorlesung gliedert sich in folgende Schwerpunkte:

  • Einführung in die Mikrosystemtechnik (MST): Nach einer Darstellung der Entwicklung der MST aus der Halbleitertechnik heraus werden anhand von Beispielen unterschiedliche Anwendungen von mikrotechnischen Druck- und Beschleunigungssensoren vorgestellt und damit das Anwendungsgebiet der MST aufgezeigt.
  • Skalierung und Kennzahlen: Die Besonderheiten der Verkleinerung für Sensoren und Aktoren werden allgemein anhand des Verfahrens der Skalierung und mit Hilfe von dimensionslosen Kennzahlen diskutiert. Insbesondere werden die prinzipiellen besonderen Eigenschaften von Mikrosystemen erarbeitet.
  • Grundlagen der Mikromechanik: Zunächst werden wesentliche Grundprinzipe der Mechanik dargestellt, die für die MST von Bedeutung sind. Im zweiten Abschnitt werden dann insbesondere die mikromechanischen Eigenschaften von Silicium vorgestellt, die die Basis der meisten Mikrosysteme sind. Schwerpunkte sind dabei das anisotrope Verhalten von Einkristallen sowie die besonderen elektromechanischen Eigenschaften von Si. Zusätzlich wird das Thema der thermisch induzierten mechanischen Spannungen behandelt.
  • Wandler-Konzepte: In diesem Abschnitt werden die wichtigsten Wandler-Konzepte zwischen nicht-elektrischen und elektrischen Domänen dargestellt, wobei sowohl einfache sensorische wie aktorische Wandler betrachtet werden. Anhand der Kontinuitäts- und Bilanzgleichung wird aufgezeigt, dass sich viele physikalische Domänen auch als Netzwerke darstellen lassen. Vertieft und mit dem dazugehörigen Systemansatz dargestellt werden drei ausgewählte Wandler: Der Digitale Licht-Prozessor (DLP) für die Videoprojektion, der Drehratensensor sowie das Mikrofon.
  • Technologien der Mikrosystemtechnik: Abschließend erfolgt eine Einführung in die Basistechnologien der Mikrosystemtechnik, wobei hier nur ein kurzer Abriss über die besonderen Prozesse erfolgt. Es soll aufgezeigt werden, wie modifizierte Halbleiterprozesse auch eine dreidimensionale Strukturierung von Silicium für die Mikromechanik erlauben.

Empfohlene Vorkenntnisse

XXX