Popis předmětu - XP34MSA

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
XP34MSA Mikrosystémy a mikroaktuátory
Role:S Rozsah výuky:2P
Katedra:13134 Jazyk výuky:CS
Garanti:Husák M. Zakončení:ZK
Přednášející:Husák M. Kreditů:3
Cvičící:Husák M. Semestr:

Anotace:

Předmět se zabývá systémovou integrací uplatňovanou při návrhu digitálních a analogových systémů s uplatňováním systémového inženýrství, řeší propojení různých typů moderních elektronických systémů na čipu a externích. Ukazuje na nové možnosti realizace a aplikace integrovaných mikrosoučástí pracujících s různými principy a veličinami využívajícími především MEMS technologií, zvyšování spolehlivost se všemi jejími atributy. Předmět představuje moderní prvky - mikroaktuátory s různými principy jejich činnosti včetně základních aplikací v průmyslu, medicíně, regulaci, řízení automobilismu, apod. Jsou zde zmíněny základní prvky využití nanotechnologií a nanoelektronických struktur. Předmět rozšiřuje odborné znalosti studentů o nejmodernější multioborové prvky na čipu s jejich širokým využitím v informačních technologiích, IoT, biomedicíně, aerospace, automobilovém průmyslu apod.

Cíle studia:

Předmět je organizován formou přednášek nebo konzultační formou v závislosti na počtu zapsaných studentů. Přednášky jsou zaměřeny na získání informací o perspektivních směrech elektroniky, cvičení jsou zaměřeny na návrh a realizaci mikrosystémů se vztahem k disertační práci. Studijní materiály, literatura, hardware a dostupné návrhy softwaru (běží na paralelním výpočetním klastru) jsou používány pro práci studentů. Předmět je zakončen prezentací realizovaného projektu doplněnou ústním přezkoušením.

Obsah:

Jedná se o předmět sdružující různé obory na čipu (elektronika, fotonika, mechanika, biochemie.), předmět přinášející informace o vývoji nových struktur a systémů na čipu a jejich aplikací, zahrnuje informace o nových mikrosystémových technologiích uplatňovaných v informačních technologiích, IoT a dalších důležitých oblastech. Využívá znalosti z odborných předmětů zajišťovaných především v magisterských studijních programech Ek a OES. Předmět je zajišťovaný dynamickým způsobem, a proto předmět může být navštěvován i studenty z dalších studijních programů. Předměty obdobného typu jsou součástí kurzů řady technicky zaměřených prestižních univerzit: MIT: 6.717[J] Design and Fabrication of Microelectromechanical Systems (http://catalog.mit.edu/degree-charts/electrical-science-engineering-course-6-1/) Berkeley: EE 147. Introduction to Microelectromechanical Systems (MEMS) (https://www2.eecs.berkeley.edu/Courses/EE147/) ETH Zurich: 151-0621-00L Microsystems I: Process Technology and Integration, 636-0203-00L Lab Course: Microsystems and Microfluidics in Biology, 636-0114-00L Microsensors and Microsystems, 151-0172-00 U Microsystems II: Devices and Applications, 151-0642-00L Seminar on Micro and Nanosystems (https://www.ethz.ch/en/studies.html)

Osnovy přednášek:

1. Struktury mikrosystémů, energetické domény, význam, interdisciplinarita, aplikace, systémová integrace digitálních a analogových systémů, multičipová konfigurace
2. Fyzikální jevy, metody návrhu, propojení systémů na čipu a externích součástí, řízení procesů, komunikace a vyhodnocování, spolehlivost systémů a její zvyšování integrací
3. Parametry mikroaktuátorů, scaling
4. Taktilní sensory a dotykové displeje, biometrick komponenty, od grafitu k grafenu
5. Základní mechanismy a struktury používané v mikroaktuátorech
6. Elektrostatické lineární a rotační mikroaktuátory - základní fyzikální principy a aplikace
7. Elektrostatické mikromanipulátory a mikromotory
8. Piezoelektrické mikroaktuátory, mikromotory a mikromanipulátory
9. Tepelný a magnetický princip - mikroakční mechanismy
10. Mechanické systémy a mikroakční mechanismy
11. Chemické a biochemické principy - mikroaktuátorové mechanismy, inteligentní mikrosystémové struktury pro chemickou a biochemickou analýzu, Lab-on-Chip
12. Struktury RF MEMS a MOEMS (elektronické spínače, filtry, optické spínače, optická zrcadla, laditelné kondenzátory a další)
13. Mikrogenerátory založené na principu Energy harvesting
14. Nanosystémy

Osnovy cvičení:

1. Úvod, organizace seminářů, úvod do bezpečnosti práce
2. Úvod do programů ANSYS/Coventorware
3. Simulace a modelování základních struktur MEMS v ANSYS/Coventorware (1. část)
4. Simulace a modelování základních struktur MEMS v ANSYS / Coventorware (2. část)
5. Návrh, simulace a modelování základních struktur MEMS v ANSYS/Coventorware
6. Návrh a realizace struktury mikrosystémových struktur v technologii ČVUT/FEL (část 1.)
7. Návrh a realizace struktury mikrosystémových struktur v technologii ČVUT/FEL (část 2.)
8. Realizace mikrosystémové struktury v technologii ČVUT/FEL (část 1.)
9. Realizace mikrosystémové struktury v technologii ČVUT/FEL (část 2.)
10. Realizace mikrosystémové struktury (tenzometr) pomocí materiálové tiskárny
11. Charakterizace realizovaných struktur MEMS
12. Měření parametrů MEMS struktur
13. Prezentace semestrálních projektů (část 1.)
14. Prezentace semestrálních projektů (část 2.)

Literatura:

Povinná literatura:
[1] Husák Miroslav: Mikrosenzory a mikroaktuátory, Academia, 2008, ISBN 978 80 200 1478 8
[2] Arnaldo D Amico et al: Sensors and Microsystems, Springer 2014, EAN 97814 899 9944 3, ISBN 1489999442
[3] Senturia Stephen, Microsystem Design, Springer 2004, SBN-13: 978-0792372462
Doporučená literatura:
[1] Tai-Ran Hsu: MEMS And Microsystems: Design And Manufacture, McGraw Hill Education; 2017, ISBN-13: 978-0070487093
[2] Chang Liu: Foundations of MEMS, Pearson Education 2011, ISBN-13: 978-8131764756
[3] Iniewski Krzysztof: Integrated Microsystems: Electronics, Photonics, and Biotechnology, CRC Press, 2017, ISBN 9781138076228

Požadavky:

Klíčová slova:

Microsystems, microactuators, MEMS, MOEMS, RF MEMS, systems-on-chip, Tactile sensors, touch displays, electrostatic, piezoelectric, Heat and magnetic microactuators, chemical and biochemical microactuators, intelligent microsystems structures, Lab-on-Chip

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
DOKP Před zařazením do oboru S
DOKK Před zařazením do oboru S


Stránka vytvořena 30.11.2020 17:50:52, semestry: L/2021-2, Z,L/2020-1, L/2019-20, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.