1 / 33

Integrált mikrorendszerek II.

Integrált mikrorendszerek II. MEMS. MEMS = Micro-Electro- Mechanical Systems. [ - ]. Relatív megnyúlás (strain). Szilárdságtani alapfogalmak. Feszültség (mechanikai) “normális” (húzó, nyomó) (stress). [N/m 2 ]. Krist á lyos szerkezetn él E irányfüggő!.

manton
Download Presentation

Integrált mikrorendszerek II.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Integrált mikrorendszerek II. MEMS MEMS = Micro-Electro- Mechanical Systems

  2. [ - ] Relatív megnyúlás (strain) Szilárdságtani alapfogalmak Feszültség (mechanikai) “normális” (húzó, nyomó) (stress) [N/m2]

  3. Kristályos szerkezetnél E irányfüggő! Lineáris közelítés: Hooke törvény Szilícium Szilárdságtani alapfogalmak  és  kapcsolata? E anyagjellemző állandó Rugalmassági modulus Young modulus [N/m2]

  4. Szilárdságtani alapfogalmak Thomas Young 1773-1829 Rugalmassági modulus Az emberi színlátás elmélete Egyiptológus (Rosetti kő)

  5. Szilárdságtani alapfogalmak Néhány anyag Young modulusa

  6. Poisson állandó = 0,25 … 0,33 Szilárdságtani alapfogalmak A keresztirányú méretváltozás

  7. Szilárdságtani alapfogalmak Siméon-Denis Poisson 1781 - 1840 Poisson egyenlet Poisson eloszlás Poisson állandó

  8. E, , G Csak kettö független! N/m2 csúsztató feszültség G (N/m2) csúsztató rugalmassági modulus Szilárdságtani alapfogalmak A csúsztató rugalmassági modulus

  9. Jellegzetes probléma: a hajlított rúd A hajlítási tengely helye ? A hajlítási tengely a súlyponton halad át!

  10. ahol I a keresztmetszet “másodrendű nyomatéka” Tisztán geometriai jellemző Jellegzetes probléma: a hajlított rúd Mennyi a görbületi sugár ?

  11. Jellegzetes probléma: a hajlított rúd Példa Mennyi a másodrendű nyomatéka egy téglalap keresztmetszetű rúdnak?

  12. Jellegzetes probléma: a konzol (cantilever) Hajlításra terhelt konzol:

  13. Hajlításra terhelt konzol (cantilever) S rugóengedékenység [m/N]

  14. A diagramból E = 1,31011 N/m2 Hajlításra terhelt konzol (cantilever) • Példa. Számoljuk ki a vázolt, Si egykristályból készült konzol rugó-engedékenységét! A kristály felülete az (100) síkba esik, a konzol tengelye (010) irányú. A méretek: • a = 50 m • b = 6 m • l = 400 m.

  15. Hajlításra terhelt konzol (cantilever)

  16. Példa.Tekintsük a korábban már vizsgált konzolt, úgy, hogy a végén egy 2004006 m méretű tömeget képeztünk ki. Megállapítandó a függőleges rezgés frekvenciája. • A rugóengedékenységet már kiszámoltuk: 0,18 m/N. A tömeg számításához a Si sűrűsége: 2330 kg/m3. Ezzel • m = 200400610-182330 = 1,110-9 kg. • A frekvencia: Rezonancia frekvencia

  17. ahol a szenzor érzékenysége [s2] MEMS kivitel (bulk): Gyorsulás érzékelő A működési elv:

  18. Gyorsulás érzékelő MEMS kivitel (felületi):

  19. 10 g gyorsulás  1,9 m elmozdulás Gyorsulás érzékelő Példa Számoljuk ki az érzékenységet és a rezonancia frekvenciát! Egy hídraS =0,091 m/N Négy hídra S = 0,0227 m/N A tömeg m = V = 2330 kg/m31,21,20,2510-9 m3 = 8,410-7 kg Az érzékenység K = 0,0227 m/N  8,410-7 kg = 1,910-8 s2 A sajátfrekvencia

  20. 2. Kapacitív Gyorsulás érzékelő Az n-Si piezorezisztív együtthatói 10-11 m2/N Az elmozdulás érzékelés módja: 1. Piezorezisztív

  21. Az elektrosztatikus erőhatás

  22. Az elektrosztatikus erőhatás Példa Számítsuk ki egy síkkondenzátornak tekinthető mikroszerkezet két elektródája közötti erőhatást! Az elektródák felülete A=0,01 mm2, távolságuk s=2 m, a feszültség 100V. A méretcsökkentéssel az elektrosztatikus erőhatás egyre hatékonyabbá válik!

  23. A fésűs meghajtó (comb drive) w • Előnyök: • felületi megmunkálás • viszonylag nagy erő • konstans erő

  24. A fésűs meghajtó (comb drive)

  25. A fésűs meghajtó (comb drive)

  26. A fésűs meghajtó (comb drive)2D mozgatás

  27. A termikus elvű effektív érték mérő

  28. A termikus elvű effektív érték mérőA Seebeck effektus S a Seebeck állandó [V/K] Sértéke félvezetőkre kimagaslóan nagy! Például Si/Al kontaktusnál ~ 1 mV/K

  29. A termikus elvű effektív érték mérő

  30. A termikus elvű effektív érték mérő Példa. Számítsuk ki az effektív érték mérő érzékenységét az alábbi adatokkal: a = 100 m, b = 5 m, L = 120 m,  = 150 W/mK, S = 10-3 V/K, R = 2 k, N = 12 Például Ube= 10 V  Uki = 0,96 V

  31. Cvtérfogategységre számolt hőkapacitás, [Ws/Km3] A termikus elvű effektív érték mérőHatárfrekvencia

  32. Pólusok a negatív valós tengelyen. Az első: Példa. Számítsuk ki az imént tárgyalt effektív érték mérő határfrekvenciáját! Adatok: a = 100 m, b = 5 m, L = 120 m, cv = 1,6106 Ws/Km3 Az első töréspont A termikus elvű effektív érték mérőHatárfrekvencia

  33. A termikus elvű effektív érték mérőEgy gyakorlati alkalmazás: RF teljesítmény mérő

More Related