Link tải luận văn miễn phí cho ae
Tổng quan về hệ vi cơ điện tử MEMS và hiệu ứng điện trở trong vật liệu bán dẫn silic. Tìm hiểu về công nghệ chế tạo và các vật liệu ứng dụng trong MEMS. Hiệu ứng áp điện trở trong vật liệu bán dẫn silic cho phép tìm ra quy tắc thiết kế các mô hình cảm biến cũng như cho phép tối ưu hóa các thiết kế đó. Đưa ra các biểu thức định lượng cần thiết trên phương diện toán học. Đi sâu tìm hiểu các loại cảm biến áp suất khác nhau, sử dụng công nghệ MEMS. Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất điện trở trên cơ sở dùng phương pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng cảm biến dùng phần mềm ANSYS và phương pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài toán mô phỏng sự tương tác các trường vật lý, khảo sát các tham số ảnh hưởng đến linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục vụ quá trình chế tạo. Tiến hành xây dựng hệ đo cảm biến áp suất sau khi linh kiện được chế tạo, với các thiết bị đo lường được kết nối thông qua chuẩn giao tiếp RS232. Truy xuất được các đại lượng cần đo và kết quả đo với sự hỗ trợ phần mềm LabView
GIỚI THIỆU
Công nghệ vi chế tạo, cũng đƣợc biết đến là công nghệ MEMS (Micro
Electro Mechanical Systems) là một trong các công nghệ tiến tiến cho phép chế
tạo các linh kiện vi hệ thống cơ điện tử. Bao gồm các dạng vi cấu trúc cơ, các bộ
cảm nhận tín hiệu (sensor), các bộ chấp hành (actuator). Sản phẩm của công
nghệ MEMS đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, y sinh học, điều
khiển tự động, đo lƣờng, thông tin viễn thông …v…v…
Trong các ngành công nghiệp, cảm biến áp suất đƣợc ứng dụng nhiều nhất
trong lĩnh vực công nghiệp năng lƣợng, cũng nhƣ đóng vai trò quan trọng trong
lĩnh vực y sinh học để đo nhịp tim, huyết áp. Ngoài ra cũng có thể thay thế xúc
giác con ngƣời (nhƣ da nhân tạo) khi cần xác định hình dạng hay lực cầm nắm
các vật.
Trên thực tế, để đáp ứng các nhu cầu đa dạng thì đòi hỏi các cảm biến áp
suất phải đáp ứng một cách tốt nhất cho từng trƣờng hợp cụ thể. Chính vì vậy
cảm biến áp suất kiểu áp trở, nó đáp ứng phần nào về độ nhạy và khả năng đo áp
suất trong phạm vi khá rộng.
Cảm biến áp suất cụ thể đầu tiên đƣợc chế tạo vào năm 1960, sau đó
nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã tập trung nghiên cứu trong lĩnh vực này.
Đặc biệt khi có sự xuất hiện công nghệ vi cơ, mở ra khả năng mới trong việc chế
tạo linh kiện có kích thƣớc thu nhỏ. Ngày nay, cảm biến áp suất silic đã đƣợc
thƣơng mại hóa, mức độ sử dụng trên toàn thế giới đã đạt hàng trăm triệu linh
kiện hàng năm với những ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong những ứng dụng, nhu cầu về kích thƣớc thu nhỏ cũng là tiêu chí đặt
lên hàng đầu và công nghệ MEMS đã thật sự đáp ứng. Do đó, trong luận văn
này tập trung vào các đặc tính của vật liệu silic đơn tinh thể, đây là vật liệu đƣợc
sử dụng phổ biến nhất trong linh kiện MEMS và đặc biệt là đặc tính áp điện trở.
Việc nghiên cứu MEMS cảm biến áp suất áp điện trở đƣợc thực hiện bằng
thiết kế và mô phỏng dùng phần mềm ANSYS, sau đó khảo sát các tham số kỹ
thuật của linh kiện sau khi đƣợc chế tạo.
Cấu trúc của luận văn đƣợc tóm lƣợt nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về hệ vi cơ điện tử MEMS và hiệu ứng áp điện trở
trong vật liệu bán dẫn silic. Tìm hiểu sơ lƣợt về công nghệ chế tạo, cũng nhƣ các
vật liệu ứng dụng trong MEMS. Hiệu ứng áp điện trở trong vật liệu bán dẫn silic
cho phép tìm ra qui tắc thiết kế các mô hình cảm biến, cũng nhƣ cho phép tối ƣu
hóa các thiết kế đó. Trên phƣơng diện toán học nhằm đƣa ra các biểu thức định
lƣợng cần thiết. Cuối cùng tìm hiểu các loại cảm biến áp suất khác nhau sử dụng
công nghệ MEMS.
Chƣơng 2: Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất áp điện trở. Trên cơ sở
dùng phƣơng pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng cảm biến dùng
phần mềm ANSYS dùng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài toán mô
phỏng sự tƣơng tác các trƣờng vật lý, khảo sát đƣợc các tham số ảnh hƣởng đến
linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục vụ quá trình chế tạo.
Chƣơng 3: Xây dựng hệ đo. Sau khi linh kiện đƣợc chế tạo, tiến hành xây
dựng hệ đo, với các thiết bị đo lƣờng đƣợc kết nối thông qua chuẩn giao tiếp
RS232. Sự hỗ trợ phần mềm LabView cho chúng ta truy xuất đƣợc các đại
lƣợng cần đo và kết quả đo.
Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận. Có đƣợc từ thực nghiệm và tiến hành
đánh giá kết quả này với kết quả từ thiết kế và mô phỏng.
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ VÀ HIỆU ỨNG ÁP
ĐIỆN TRỞ TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN SILIC
1.1. HỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ VÀ CÁC ỨNG DỤNG
1.1.1. Giới thiệu
Hệ thống vi cơ điện tử MEMS (Microelectromechanical Systems) bao
gồm các bộ cảm biến tín hiệu (sensor), các bộ chấp hành (actuator) và bộ vi xử
lý (microprocessor). Hệ thống cũng cần nguồn cung cấp, rơ le, các bộ xử lí tín
hiệu có kích thƣớc micro.
Bắt đầu năm 1990, MEMS xuất hiện với sự phát triển của công nghệ vi
điện tử, các thành phần nhƣ cảm biến, vi chấp hành và vi xử lý đƣợc kết hợp chế
tạo trên đế silic. Từ đó quá trình nghiên cứu phát triển MEMS đƣợc thực hiện
dƣới sự tài trợ vốn từ chính phủ và các nhà quản lí công nghiệp. Hơn nữa sự
thƣơng mại hóa từ một vài thiết bị MEMS có mức độ tích hợp thấp nhƣ bộ vi gia
tốc kế, đầu mực in, hệ vi gƣơng cho máy chiếu …v…v… Những khái niệm và
tính khả thi về thiết bị MEMS phức tạp hơn đƣợc đề xuất và chế tạo cho những
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ chất lƣu, hàng không, y sinh, phân
tích hóa học, thông tin không dây, lƣu trữ dữ liệu, hiển thị, quang học …[16].
Một vài hƣớng nghiên cứu mới xuất hiện nhƣ hệ thống vi cơ điện tử - quang
(MOEMS), µTAS,… đã hấp dẫn các nhà nghiên cứu quan tâm tới thị trƣờng
ứng dụng tiềm năng này. Đến cuối năm 1990, hầu nhƣ các thiết bị MEMS với hệ
vi cơ cảm biến và vi chấp hành đƣợc chế tạo trên công nghệ vi cơ khối, vi cơ bề
mặt, kỹ thuật quang khắc, và LIGA. Quá trình vi chế tạo 3D, nó kết hợp nhiều
vật liệu hơn đƣợc thực hiện cho những MEMS hiện nay, khi có ứng dụng yêu
cầu cụ thể chẳng hạn nhƣ thiết bị MEMS y sinh và các bộ vi chấp hành với công
suất ngõ ra cao hơn.
Công nghệ vi cơ trở thành công nghệ cơ bản cho chế tạo linh kiện vi cơ
điện tử và đặc biệt là bộ cảm biến và bộ chấp hành thu nhỏ. Silic là thuận lợi
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Tổng quan về hệ vi cơ điện tử MEMS và hiệu ứng điện trở trong vật liệu bán dẫn silic. Tìm hiểu về công nghệ chế tạo và các vật liệu ứng dụng trong MEMS. Hiệu ứng áp điện trở trong vật liệu bán dẫn silic cho phép tìm ra quy tắc thiết kế các mô hình cảm biến cũng như cho phép tối ưu hóa các thiết kế đó. Đưa ra các biểu thức định lượng cần thiết trên phương diện toán học. Đi sâu tìm hiểu các loại cảm biến áp suất khác nhau, sử dụng công nghệ MEMS. Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất điện trở trên cơ sở dùng phương pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng cảm biến dùng phần mềm ANSYS và phương pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài toán mô phỏng sự tương tác các trường vật lý, khảo sát các tham số ảnh hưởng đến linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục vụ quá trình chế tạo. Tiến hành xây dựng hệ đo cảm biến áp suất sau khi linh kiện được chế tạo, với các thiết bị đo lường được kết nối thông qua chuẩn giao tiếp RS232. Truy xuất được các đại lượng cần đo và kết quả đo với sự hỗ trợ phần mềm LabView
GIỚI THIỆU
Công nghệ vi chế tạo, cũng đƣợc biết đến là công nghệ MEMS (Micro
Electro Mechanical Systems) là một trong các công nghệ tiến tiến cho phép chế
tạo các linh kiện vi hệ thống cơ điện tử. Bao gồm các dạng vi cấu trúc cơ, các bộ
cảm nhận tín hiệu (sensor), các bộ chấp hành (actuator). Sản phẩm của công
nghệ MEMS đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, y sinh học, điều
khiển tự động, đo lƣờng, thông tin viễn thông …v…v…
Trong các ngành công nghiệp, cảm biến áp suất đƣợc ứng dụng nhiều nhất
trong lĩnh vực công nghiệp năng lƣợng, cũng nhƣ đóng vai trò quan trọng trong
lĩnh vực y sinh học để đo nhịp tim, huyết áp. Ngoài ra cũng có thể thay thế xúc
giác con ngƣời (nhƣ da nhân tạo) khi cần xác định hình dạng hay lực cầm nắm
các vật.
Trên thực tế, để đáp ứng các nhu cầu đa dạng thì đòi hỏi các cảm biến áp
suất phải đáp ứng một cách tốt nhất cho từng trƣờng hợp cụ thể. Chính vì vậy
cảm biến áp suất kiểu áp trở, nó đáp ứng phần nào về độ nhạy và khả năng đo áp
suất trong phạm vi khá rộng.
Cảm biến áp suất cụ thể đầu tiên đƣợc chế tạo vào năm 1960, sau đó
nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã tập trung nghiên cứu trong lĩnh vực này.
Đặc biệt khi có sự xuất hiện công nghệ vi cơ, mở ra khả năng mới trong việc chế
tạo linh kiện có kích thƣớc thu nhỏ. Ngày nay, cảm biến áp suất silic đã đƣợc
thƣơng mại hóa, mức độ sử dụng trên toàn thế giới đã đạt hàng trăm triệu linh
kiện hàng năm với những ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong những ứng dụng, nhu cầu về kích thƣớc thu nhỏ cũng là tiêu chí đặt
lên hàng đầu và công nghệ MEMS đã thật sự đáp ứng. Do đó, trong luận văn
này tập trung vào các đặc tính của vật liệu silic đơn tinh thể, đây là vật liệu đƣợc
sử dụng phổ biến nhất trong linh kiện MEMS và đặc biệt là đặc tính áp điện trở.
Việc nghiên cứu MEMS cảm biến áp suất áp điện trở đƣợc thực hiện bằng
thiết kế và mô phỏng dùng phần mềm ANSYS, sau đó khảo sát các tham số kỹ
thuật của linh kiện sau khi đƣợc chế tạo.
Cấu trúc của luận văn đƣợc tóm lƣợt nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về hệ vi cơ điện tử MEMS và hiệu ứng áp điện trở
trong vật liệu bán dẫn silic. Tìm hiểu sơ lƣợt về công nghệ chế tạo, cũng nhƣ các
vật liệu ứng dụng trong MEMS. Hiệu ứng áp điện trở trong vật liệu bán dẫn silic
cho phép tìm ra qui tắc thiết kế các mô hình cảm biến, cũng nhƣ cho phép tối ƣu
hóa các thiết kế đó. Trên phƣơng diện toán học nhằm đƣa ra các biểu thức định
lƣợng cần thiết. Cuối cùng tìm hiểu các loại cảm biến áp suất khác nhau sử dụng
công nghệ MEMS.
Chƣơng 2: Thiết kế và mô phỏng cảm biến áp suất áp điện trở. Trên cơ sở
dùng phƣơng pháp giải tích. Mô phỏng đặc tính cơ học của màng cảm biến dùng
phần mềm ANSYS dùng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Xây dựng bài toán mô
phỏng sự tƣơng tác các trƣờng vật lý, khảo sát đƣợc các tham số ảnh hƣởng đến
linh kiện và thiết kế mặt nạ để phục vụ quá trình chế tạo.
Chƣơng 3: Xây dựng hệ đo. Sau khi linh kiện đƣợc chế tạo, tiến hành xây
dựng hệ đo, với các thiết bị đo lƣờng đƣợc kết nối thông qua chuẩn giao tiếp
RS232. Sự hỗ trợ phần mềm LabView cho chúng ta truy xuất đƣợc các đại
lƣợng cần đo và kết quả đo.
Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận. Có đƣợc từ thực nghiệm và tiến hành
đánh giá kết quả này với kết quả từ thiết kế và mô phỏng.
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ VÀ HIỆU ỨNG ÁP
ĐIỆN TRỞ TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN SILIC
1.1. HỆ VI CƠ ĐIỆN TỬ VÀ CÁC ỨNG DỤNG
1.1.1. Giới thiệu
Hệ thống vi cơ điện tử MEMS (Microelectromechanical Systems) bao
gồm các bộ cảm biến tín hiệu (sensor), các bộ chấp hành (actuator) và bộ vi xử
lý (microprocessor). Hệ thống cũng cần nguồn cung cấp, rơ le, các bộ xử lí tín
hiệu có kích thƣớc micro.
Bắt đầu năm 1990, MEMS xuất hiện với sự phát triển của công nghệ vi
điện tử, các thành phần nhƣ cảm biến, vi chấp hành và vi xử lý đƣợc kết hợp chế
tạo trên đế silic. Từ đó quá trình nghiên cứu phát triển MEMS đƣợc thực hiện
dƣới sự tài trợ vốn từ chính phủ và các nhà quản lí công nghiệp. Hơn nữa sự
thƣơng mại hóa từ một vài thiết bị MEMS có mức độ tích hợp thấp nhƣ bộ vi gia
tốc kế, đầu mực in, hệ vi gƣơng cho máy chiếu …v…v… Những khái niệm và
tính khả thi về thiết bị MEMS phức tạp hơn đƣợc đề xuất và chế tạo cho những
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ chất lƣu, hàng không, y sinh, phân
tích hóa học, thông tin không dây, lƣu trữ dữ liệu, hiển thị, quang học …[16].
Một vài hƣớng nghiên cứu mới xuất hiện nhƣ hệ thống vi cơ điện tử - quang
(MOEMS), µTAS,… đã hấp dẫn các nhà nghiên cứu quan tâm tới thị trƣờng
ứng dụng tiềm năng này. Đến cuối năm 1990, hầu nhƣ các thiết bị MEMS với hệ
vi cơ cảm biến và vi chấp hành đƣợc chế tạo trên công nghệ vi cơ khối, vi cơ bề
mặt, kỹ thuật quang khắc, và LIGA. Quá trình vi chế tạo 3D, nó kết hợp nhiều
vật liệu hơn đƣợc thực hiện cho những MEMS hiện nay, khi có ứng dụng yêu
cầu cụ thể chẳng hạn nhƣ thiết bị MEMS y sinh và các bộ vi chấp hành với công
suất ngõ ra cao hơn.
Công nghệ vi cơ trở thành công nghệ cơ bản cho chế tạo linh kiện vi cơ
điện tử và đặc biệt là bộ cảm biến và bộ chấp hành thu nhỏ. Silic là thuận lợi
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links