366.071 Sensorik und Sensorsysteme
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2022W, VO, 2.0h, 3.0EC

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VO Vorlesung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage...

  • Schichtabscheideverfahren der Mikrosystemtechnik (PVD, CVD) umfassend zu erklären und die jeweiligen Merkmale, Vor- und Nachteile sowie Anwendungsbereiche analysieren zu können.
  • die Grundlagen der optischen Lithographie zu skizzieren sowie typische Prozessabläufe der Photolithographie zu beschreiben.
  • trocken- und nasschemische Ätzverfahren der Mikrosystemtechnik umfassend zu erklären und die jeweiligen Merkmale, Vor- und Nachteile sowie Anwendungsbereiche analysieren zu können.
  • die Vor- und Nachteile der Modellierung von MEMS-Bauelementen mittels der Methode der Finiten Elemente zu analysieren.
  • die Grundzüge der Methode der Finiten Elemente darzustellen.
  • einen Überblick über typische physikalische Sensoren (Dehnung, Druck, Beschleunigung, Drehrate, Fluss, Temperatur) zu geben.
  • für typische Sensoren von physikalische Messgrößen (Dehnung, Druck, Beschleunigung, Drehrate, Fluss, Temperatur) deren grundsätzliches Funktionsprinzip zu erläutern, unterschiedliche MEMS basierte Umsetzungskonzepte zu bewerten und gängige Anwendungsgebiete zu analysieren.
  • Sensorikanwendungen im Automobil (Einspritzdüsenflusssensorik, Inertialsensorik) beschreiben, deren Funktionsweise erklären, Vor- und Nachteile der Sensoren erläutern und die Anforderungen an die Herstellung analysieren können.
  • die physikalischen Grundlagen von thermoelektrische Generatoren erklären und deren Anwendung für energieautonome Sensorknoten in Flugzeugen erläutern können.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Die Vorlesung teilt sich in 3 Abschnitte auf: im ersten werden Schlüsseltechnologien zur Herstellung von MEMS (micro electromechanical systems) Sensoren kompakt vorgestellt. Diese umfassen PVC (physical vapor deposition) und CVD (chemical vapor deposition) basierte Schichtabscheideverfahren als auch Grundlagen zur optischen Lithographie und zur Ätztechnik. Ergänzend stellen wir die Modellierung von MEMS-Bauelementen mittels der Methode der Finiten Elemente anhand eines Beispiels vor und diskutieren die theoretischen Grundzüge der Methode. Im zweiten Abschnitt werden an Hand von typischen Sensoren für physikalische Messgrößen, wie Druck, Beschleunigung, Drehrate, Fluss und Temperatur, deren grundsätzliches Funktionsprinzip erläutert, unterschiedliche Umsetzungskonzepte bewertet und gängige Anwendungsgebiete aufgezeigt. Im dritten Abschnitt werden ausgewählte Einzelsensoren zu Systemen erweitert und im Umfeld von bekannten technischen Systemen, wie dem Automobil oder dem Flugzeug vorgestellt. Auch aktuelle Aspekte, wie die lokale Energieversorgung von Sensorknoten aus der Umgebung (energy harvesting), werden angesprochen. Es ist ein zentrales Ziel der Vorlesung, ein grundsätzliches Verständnis von der Realisierung bis zur Systemintegration von ausgewählten, mikrotechnisch hergestellten Sensorelementen und -systemen zu schaffen. Die Vorstellung und Diskussion ausgewählter Beispiele zu aktuellen Forschungsthemen aus dem Bereich Sensorik runden die Vorlesung ab.

Methoden

Vorlesung

Prüfungsmodus

Schriftlich

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mi.08:00 - 10:0005.10.2022 - 18.01.2023EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Sensorik und Sensorsysteme - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Mi.05.10.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.12.10.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.19.10.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.09.11.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.16.11.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.23.11.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.30.11.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.07.12.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.14.12.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.21.12.202208:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.11.01.202308:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung
Mi.18.01.202308:00 - 10:00EI 2 Pichelmayer HS - ETIT Vorlesung

Leistungsnachweis

Mehrmalige Möglichkeiten für schriftliche Prüfungen während des Studienjahres.

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Mi.15:00 - 17:0014.12.2022EI 7 Hörsaal - ETIT schriftlich05.09.2022 08:00 - 12.12.2022 23:59in TISSPrüfung 2021 W
Mi.15:00 - 17:0025.01.2023EI 8 Pötzl HS - QUER schriftlich03.10.2022 08:00 - 22.01.2023 23:59in TISSHauptprüfung 2022 W

LVA-Anmeldung

Nicht erforderlich

Curricula

Literatur

Vorlesungsunterlagen stehen in TISS zur Verfügung.

Weiterführende Literatur:

U. Mescheder:
    Mikrosystemtechnik
    Konzept und Anwendungen
    Teubner-Verlag, Stuttgart
    ISBN 3-519-06256-9

G. Gerlach, W. Dötzel
    Grundlagen der Mikrosystemtechnik
    Hanser Verlag, München
    ISBN 3-446-18395-7

W. Menz, J. Mohr:
    Mikrosystemtechnik für Ingenieure
    VCH, Weinheim
    ISBN: 3-527-294055-8

M. Madou:
    Fundamentals of Microfabrication
    CRC Press, Boca Raton
    ISBN: 0-8493-9451-1

Sprache

Deutsch