I dette kursus vil du lære om mikroelektromekaniske systemer
(MEMS). Du vil lære om elasticitet og statisk og dynamisk udbøjning
af bjælker og membraner. Laplacetransformationen introduceres og
anvendes til at oversætte mekaniske og andre systemer til
elektriske komponenter (’lumped elements’), som således analyseres
ved hjælp af analysemetoder for systemer af elektriske komponenter.
Transducere (sensorer og aktuatorer) gennemgås med fokus på
elektrostatiske, elektromagnetiske og piezo-resistive/-elektriske
transducere. Det er centralt her at du lærer at regne på den
elektriske og mekaniske respons af simple MEMS-transducere.
Relaterede simple elektriske kredsløb introduceres og støj
(elektrisk og i andre domæner) introduceres. Anvendelser i f.eks.
accelerometre, mikrofabrikerede mikrofoner og tryksensorer belyses
via eksempler og opgaver samt virksomhedsbesøg i løbet af kurset.
Til sidst i kursusforløbet gennemføres et desktopprojekt, hvor du
arbejder i en gruppe på en åben MEMS-relateret problemstilling
defineret af forskergrupper på DTU Nanotech eller en virksomhed.
Kurset vil således ruste dig til at udføre et MEMS-relateret
projekt.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Forklare de teknologiske og økonomiske betingelser, der skal
opfyldes for at et mikrosystem kan blive en kommerciel succes og
nævne succeseksempler
Vælge mikroteknologiske fremstillingsmetoder, der egner sig for
et givet mikrosystem, og gøre rede for hvordan de indgående
fremstillingsprocesser kan integreres
Vurdere om et mikrosystem vil være den rette løsning i en given
applikation
Nedbryde et mikrosystem i simple delelementer (”lumped
elements”) i forskellige fysiske domæner
Beregne den statiske og dynamiske opførsel af simple mekaniske
mikrosystemer, f.eks. bjælker og membraner
Vurdere og vælge transducerprincipper (f.eks. elektrostatisk
eller magnetisk) til aktuation i et mikrosystem og foretage
analytiske beregninger for en simpel aktuator baseret på dem
Vurdere og vælge transducerprincipper (f.eks. kapacitativ eller
piezoresistiv) til detektion i et mikrosystem og foretage
analytiske beregninger for en simpel sensor baseret på dem
Redegøre for og regne på mikrosystemer til en række
applikationer
Beskrive, nedbryde og løse en konkret, åben problemstilling,
der involverer mikroteknologi
Kursusindhold:
Introduktion til mikrosystemer. Beskrivelse af design og
fabrikation af mikrosystemer. Integration af
fremstillingsprocesser. Modellering af mikrosystemer (lumped
element modeling). Transducerprincipper for sensorer og aktuatorer
og disses skalerbarhed. Støj, følsomhed og opløsning for sensorer.
Elasticitet - bjælker og membraners udbøjning. Eksempler på
mikrosystemer til en række vigtige applikationer.
De første 8 uger af kurset består af forelæsninger og regneøvelser.
Regnefærdigheder og forståelsen testes med tre skriftlige
afleveringsopgaver som indgår i kursuskarakteren. I den sidste del
af kurset gennemføres et 4-ugers desktopprojektarbejde med en
konkret åben problemstilling, der involverer et mikrosystem, som
defineres af forskningsgrupper på DTU Nanotech eller industrielle
samarbejdspartnere. Dette forløb afsluttes med en rapport og en
mundtlig eksamen i rapporten og relevant pensum fra kurset.
Litteraturhenvisninger:
Stephen D. Senturia: "Microsystem Design", Kluwer
Academic Publishers, Boston, 2001 (ISBN: 0-7923-7246-8)
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
