Detail předmětu

Mikrosenzory a mikromechanické systémy

FEKT-BMMSAk. rok: 2017/2018

Základy mikroelektronických technologií pro mikrosenzoriku a mikrosystémy. Úvod do problematiky mikrosenzorů a mikroelektromechanických systémů. Základy mikroelektronických technologií. Základy jevů v polovodičích a jejich využití v senzorice. Odporové senzory (tlaku, teploty, pozice, ...). Kapacitní senzory. Hallovy senzory. Piezoelektrické senzory. Senzory s CCD prvky. Generátorové senzory světelného záření. Chemické senzory a biosenzory (vodivostní, pH senzory, ...). Speciální druhy senzorů. Mikromechanické systémy. Nové trendy v mikrosenzorice a v MEMS.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit základní vlastnosti senzorů
- vysvětlit rozdíl mezi senzorem a převodníkem veličin
- vysvětlit principy mikroelektromechanických systémů,
- popsat základní principy převodů neelektrických veličin
- pospat technologie pro vytváření mikrosenzorů
- vysvětlit rozdíl mezi fyzikálním, chemickým senzorem a biosenzorem

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlik fyzikální principy z osnov fyziky střední školy. Měl by znát ohmův zákon, vypočítat kapacitu kondenzátoru, znát rozdíl mezí vlastním a nevlastním polovodičem, polovodičem typu P a N, diskutovat o rozdílu mezi bipolárním a unipolárním tranzistorem, funkcí diody a vědět základní rozdělení energetických pásem elektromagnetického vlnění. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Zahrující:
přednášky formou technického semináře;
samostatná laboratorní cvičení včetně přípravy a vypracování protokolů;
využití LMS Moodle, praktické ukázky a návštěva výzkumné laboratoře LABSENSNANO.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Informace jsou uvedeny ve zkušebních pravidlech na webových stránkách předmětu.

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky senzorové techniky
2. Základy mikroelektronických technologií
3. Mikroelektromechanické systémy
4. Odporové senzory
5. Kapacitní senzory
6. Indukčnostní senzory
7. Generátorové senzory
8. Polovodičové senzory
9. Optické Senzory
10. Speciální senzory
11. Chemické senzory a biosenzory

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit posluchače s teorií, principy a konstrukcí mikrosenzorů a mikroelektromechanických systémů. Hlavním úkolem kursu je poskytnutí znalosti pro jejich návrh a optimální využití.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

HUBÁLEK, J.; DRBOHLAVOVÁ, J.; PRÁŠEK, J.; BUŠINOVÁ, P.; BENDOVÁ, M. Mikrosenzory a mikroelektromechanické systémy. Brno: 2012. (CS)
HUBÁLEK, J.; PRÁŠEK, J.; PEKÁRKOVÁ, J; BENDOVÁ, M.; DRBOHLAVOVÁ, J.; MAJZLÍKOVÁ, P. Microsensors and Microelectromechanical Systems. Brno: 2015. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.
Ing. Jan Prášek, Ph.D.

Osnova

Úvod do problematiky mikrosenzorů a mikromechanických systémů. Obecné vlastnosti, obecné rozdělení senzorů, charakteristiky senzorů.
Základy mikroelektronických technologií. Rozdělení mikroelektronických technologií, technologie tenkých vrstev, technologie tlustých vrstev, základy polovodičových technologií.
Základy jevů v polovodičích a jejich využití v senzorice.
Odporové senzory. Obecné vlastnosti, náhradní elektrické schéma, rozdělení odporových senzorů, popis základních odporových mikrosenzorů (tenzometry, termistory, pozistory,...).
Kapacitní senzory. Obecné vlastnosti, náhradní elektrické schéma, rozdělení kapacitních senzorů.
Hallovy senzory. Fyzikální princip, materiály pro Hallovy senzory.
Piezoelektrické senzory. Fyzikální princip funkce, konstrukční zásady a využití.
Senzory s CCD prvky. Fyzikální princip funkce, obecné vlastnosti a využití.
Generátorové senzory světelného záření.
Chemické senzory. Fyzikální princip funkce, obecné vlastnosti a využití. Rozdělení chemických senzorů, popis základních chemických mikrosenzorů (vodivostní, senzory pH, ...).
Speciální druhy senzorů.
Mikromechanické systémy. Obecné vlastnosti a využití, popis výroby.
Nové trendy v mikrosenzorice a v mikromechanických systémech.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radim Zahradníček, Ph.D.

Osnova

Úvodní cvičení. Administrativní a organizační záležitosti. Bezpečnost práce v laboratoři.
Praktické základy mikroelektronických technologií, zadaní samostatných laboratorních projektů
Měření polohy
Měření teploty (odporové).
Měření teploty (termočlánky).
Měření tlaku.
Měření průtoku.
Měření rychlosti a otáček
Měření světelného záření
Měření na chemických senzorech
Speciální snímače
Konzultace k samostatným laboratorním projektům
Volné téma