Detail předmětu

Microsensors and Microelectromechanical Systems

FEKT-MPA-MMSAk. rok: 2022/2023

Úvod do problematiky mikrosenzorů, základních pojmů a parametrů, a mikroelektromechanických systémů (MEMS). Základy mikroelektronických technologií a MEMS technologie. Základy jevů v materiálech včetně polovodičů a jejich využití v senzorice. Odporové, kapacitní a indukčnostní microsenzory včetmě MEMS řešení (polohy, tlaku, teploty, zrychlení, ...) . Magnetoelektrické senzory a Hallovy sondy. Generátorové senzory na termoelektrickém, piezoelektrickém a indukčním principu. Optické senzory a senzory se CCD prvky. Generátorové senzory světelného záření. Chemické senzory a biosenzory (vodivostní, pH senzory, lambda sonda, enzymové senzory, ...). Nové trendy v mikrosenzorice a v MEMS.

Jazyk výuky

angličtina

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 (snímačem)
- 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.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

 

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 mikrosenzorů na FEKT a sdílené laboratoře CEITEC.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu v Moodle. Z laboratorních cvičení může student získat až 20 bodů, z písemné zkoušky 30 bodů a z ústní zkoušky 50 bodů.

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky senzorové techniky
2. Základy mikroelektronických technologií
3. Mikroelektromechanické systémy (MEMS)
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 předmětu je seznámit posluchače s teorií, principy a konstrukcí mikrosenzorů a mikroelektromechanických systémů (MEMS). Hlavním úkolem 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., Prášek, J., Pekárková, J., Bendová, M., Drbohlavová, J., Majzlíková, P.: Microsensors and Microelectromechanical Systems. Brno: 2015. (EN)

Doporučená literatura

Czichos Horst; Measurement, Testing and Sensor Technology: Fundamentals and Application to Materials and Technical Systems. Springer International Publishing AG, 2018, ISBN 9783319763842 (EN)
Julian W. Gardner; Microsensors : Principles and Applications. John Wiley & Sons Inc., 2020, ISBN 0470850434 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-MEL magisterský navazující 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program MPAD-MEL magisterský navazující 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.