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366.085 Mikrosystemtechnik
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2020S, VU, 2.0h, 3.0EC

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VU Vorlesung mit Übung

Lernergebnisse

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

  • die Grundlagen der Bulk- und Oberflächenmikromechanik zu erläutern.
  • den Effekt des Sticking zu erklären und Maßnahmen zu dessen Reduzierung zu beurteilen.
  • verschiedene Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von porösem Silizium zu erläutern und einander gegenüber zu stellen.
  • verschiedene Verfahren der Abformtechnik sowie LIGA zu erläutern.
  • das Funktionsprinzip von Drehratensensoren an Hand von kommerziellen Sensorbeispielen zu erklären sowie die Anwendung im Automobil zu erläutern.
  • die Eigenmoden und Eigenfrequenzen von eindimensionalen Strukturen zu berechnen.
  • die Grundzüge der Eigenmodenanalyse mittels der Methode der Finiten Elemente zu beschreiben.
  • die mathematischen und physikalischen Grundlagen des piezoelektrischen Effekts zu beschreiben.
  • die in der LVA besprochenen piezoelektrischen Materialien hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu vergleichen und hinsichtlich ihrer Anwendungsbereiche zu beurteilen.
  • grundlegende Eigenschaften und Charakteristika von MEMS Resonatoren zu erläutern.
  • die verschiedenen in der LVA besprochenen messtechnischen Aspekte im Zusammenhang mit Resonatoren darzustellen.
  • Konzepte wie Anpassung des Elektrodendesigns und Q-Control zu beschreiben.
  • die Grundlagen der Akustik zu erläutern und analoge wie digitale Verfahren zur Schallrekonstruktion zu erläutern und zu beurteilen.
  • die Funktionsweise und den Aufbau von elektrostatischen, elektromagnetischen und piezoelektrischen Lautsprechern zu erklären sowie die jeweiligen Vor- und Nachteile von Aufbau und Prinzip zu evaluieren.
  • das Knackfroschprinzip an Hand von Energiebetrachtungen qualitativ zu erläutern.
  • verschiedene Prinzipien von MEMS Drucksensoren zu vergleichen.
  • das Ausleseverfahren kapazitiver Drucksensoren zu erläutern und den Pull-in Effekt zu erklären.
  • das Analyseverfahren Bulge-Test zu erklären.
  • Herausforderungen und Lösungsansätze zur Herstellung von hochtemperaturstabilen Drucksensoren darzustellen.
  • die grundlegenden Eigenschaften von Siliziumkarbid (SiC) im Hinblick auf dessen Biokompatibilität zu erläutern.
  • Herausforderungen und Lösungsansätze zur Herstellung von Siliziumkarbid (SiC)-basierten Bio-Sensoren und Aktuatoren darzustellen.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Die Mikrosystemtechnik gilt als wichtiger Impulsgeber und entscheidender Wettbewerbsfaktor für die Entwicklung der europäischen Wirtschaft. Die Anwendungsgebiete der Mikrosystemtechnik umfassen praktisch jeden Lebens- und Wirtschaftsbereich, angefangen von z.B. der chemischen Verfahrenstechnik, über Automotive, Informatik und Telekommunikation bis zur Bio- und Medizintechnik - anders ausgedrückt: Mikrosystemtechnik ist hochgradig interdisziplinär.

Aufbauend auf dem Inhalt der Bachelor-Vorlesung Sensorik und Sensorsysteme vermittelt die Lehrveranstaltung im Bereich MEMS Bauelemente und darauf aufbauenden Systemen vertiefende Kenntnisse. Nach einer kompakten Einführung werden ausgewählte sensorische Bauelemente vorgestellt und diskutiert, wie Drehratensensoren, Mikrofone oder auch Drucksensoren für Anwendungen oberhalb von 600°C.

Ergänzend werden wir vereinfachte elastische Modelle zur Beschreibung der Eigenmodendynamik vorstellen und die Grundzüge der Eigenmodenanalyse mittels der Finiten-Element-Methode diskutieren.

Im 2. Teilabschnitt steht die Mikroaktorik im Vordergrund, wobei grundlegende Prinzipien und daraus abgeleitete Bauelemente vorgestellt werden, basierend auf z.B. dem elektrostatischen oder dem piezoelektrischen Wandlerprinzip. Auf Bauelementebene umfasst dies MEMS Resonatoren und deren modenabhängige Resonanzeigenschaften sowie gängige Bauelementkonzepte zur analogen und digitalen Schallerzeugung (MEMS Lautsprecher).

In dem Vorlesungsblock stehen die Grundlagen über die Biokompatibilität von mikrotechnisch hergestellten Bauelementen unter Verwendung von Siliziumkarbid im Vordergrund. Es werden die unterschiedlichen Aspekte der Biokompatibilität vermittelt und Anwendungen im Bereich der Sensorik und der Aktorik vorgestellt.

Methoden

  • Vorlesung und Übung
  • Vorlesungsfolien stehen als Handouts zur Verfügung

Prüfungsmodus

Mündlich

Vortragende

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Di.10:00 - 12:0003.03.2020 - 23.06.2020 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Mikrosystemtechnik - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Di.03.03.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.10.03.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.17.03.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.24.03.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.31.03.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.21.04.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.28.04.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.05.05.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.12.05.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.19.05.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.26.05.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.09.06.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.16.06.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung
Di.23.06.202010:00 - 12:00 Besprechungsraum ISAS, Gußhausstraße 27-29, Raum CB0102Vorlesung

Leistungsnachweis

Mündliche Prüfung nach Verinbarung

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
03.02.2020 08:00 09.03.2020 23:59 09.03.2020 23:59

Curricula

StudienkennzahlSemesterAnm.Bed.Info
066 434 Materialwissenschaften
066 507 Telecommunications 2. Semester
066 508 Mikroelektronik und Photonik 2. Semester

Literatur

Vortragsfolien stehen als Handouts zur Verfügung.

Sprache

Deutsch