Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2023/2024
UPOZORNĚNÍ: Jsou dostupné studijní plány pro následující akademický rok.

Mikrosystémy a mikroaktuátory

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
XP34MSA ZK 3 2P česky
Garant předmětu:
Miroslav Husák
Přednášející:
Miroslav Husák
Cvičící:
Miroslav Husák
Předmět zajišťuje:
katedra mikroelektroniky
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.

Požadavky:
Osnova 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

Osnova 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.)

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.

Studijní materiály:

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

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2023/2024:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 20. 4. 2024
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet5929806.html