Integr

1
Integrált mikrorendszerek II.
MEMS

• MEMS Micro-Electro-
• Mechanical Systems

2
Szilárdságtani alapfogalmak
Feszültség (mechanikai) normális (húzó,
nyomó) (stress)
N/m2
3
Szilárdságtani alapfogalmak
? és ? kapcsolata?
E anyagjellemzo állandó Rugalmassági
modulus Young modulus N/m2
4
Szilárdságtani alapfogalmak
Thomas Young 1773-1829 Rugalmassági modulus Az
emberi színlátás elmélete Egyiptológus (Rosetti
ko)
5
Szilárdságtani alapfogalmak
Néhány anyag Young modulusa
6
Szilárdságtani alapfogalmak
A keresztirányú méretváltozás
7
Szilárdságtani alapfogalmak
Siméon-Denis Poisson 1781 - 1840 Poisson
egyenlet Poisson eloszlás Poisson állandó
8
Szilárdságtani alapfogalmak
A csúsztató rugalmassági modulus
9
Jellegzetes probléma a hajlított rúd
A hajlítási tengely helye ?
A hajlítási tengely a súlyponton halad át!
10
Jellegzetes probléma a hajlított rúd
Mennyi a görbületi sugár ?
11
Jellegzetes probléma a hajlított rúd
Példa Mennyi a másodrendu nyomatéka egy téglalap
keresztmetszetu rúdnak?
12
Jellegzetes probléma a konzol (cantilever)
Hajlításra terhelt konzol
13
Hajlításra terhelt konzol (cantilever)
S rugóengedékenység m/N
14
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
Rezonancia frekvencia
17
Gyorsulás érzékelo
A muködési elv
18
Gyorsulás érzékelo
MEMS kivitel (felületi)
19
Gyorsulás érzékelo
Példa Számoljuk ki az érzékenységet és a
rezonancia frekvenciát!
Egy hídra S 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
Gyorsulás érzékelo
Az n-Si piezorezisztív együtthatói ?10-11 m2/N
Az elmozdulás érzékelés módja
1. Piezorezisztív
21
Az elektrosztatikus erohatás
22
Az elektrosztatikus erohatás
Példa Számítsuk ki egy síkkondenzátornak
tekintheto mikroszerkezet két elektródája közötti
erohatást! Az elektródák felülete A0,01 mm2,
távolságuk s2 ?m, a feszültség 100V.
A méretcsökkentéssel az elektrosztatikus erohatás
egyre hatékonyabbá válik!
23
A fésus meghajtó (comb drive)
w

• Elonyök
• felületi megmunkálás
• viszonylag nagy ero
• konstans ero

24
A fésus meghajtó (comb drive)
25
A fésus meghajtó (comb drive)
26
A fésus meghajtó (comb drive)2D mozgatás
27
A termikus elvu effektív érték méro
28
A termikus elvu effektív érték méroA Seebeck
effektus
S a Seebeck állandó V/K
S értéke félvezetokre kimagaslóan nagy! Például
Si/Al kontaktusnál 1 mV/K
29
A termikus elvu effektív érték méro
30
A termikus elvu effektív érték méro
Példa. Számítsuk ki az effektív érték méro
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
A termikus elvu effektív érték méroHatárfrekvenci
a
32
A termikus elvu effektív érték méroHatárfrekvenci
a
33
A termikus elvu effektív érték méroEgy
gyakorlati alkalmazás RF teljesítmény méro