Entwicklung und Untersuchung eines mikromechanischen Beschleunigungssensors mit einer Differential-Tunnelstrecke:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
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Titel: Entwicklung und Untersuchung eines mikromechanischen Beschleunigungssensors mit einer Differential-T
Autor: Schoth, Andreas
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes_X 1 Einführung_ 1 1.1 Zielsetzung und Aufgabenstellung_3 1.2 Grundlagen und Stand der Technik_6 1.2.1 Auswahl geeigneter physikalischer Effekte für den Lageabweichungssensor_7 1.3 Prinzip des mikromechanischen Beschleunigungssensors _9 1.3.1 Mikromechanisches Sensorelement_9 1.3.2 Sensorelektronik_ 12 2 Physikalische Grundlagen des Tunneleffektes_14 2.1 Kennlinie der Tunnelstrecke_ 15 2.1.1 Abhängigkeit des Tunnelstromes von der Tunnelspannung_ 17 2.1.2 Abhängigkeit des Tunnelstromes von der Oberflächenaustrittsarbeit_19 2.1.3 Einfluß der Tunnelstreckengeometrie auf die Kennlinie_22 V
Inhaltsverzeichnis 2.1.4 Langzeitstabilität der Tunnelstrecke_24 2.2 Modell der Kräfte über der Tunnelstrecke_26 2.2.1 Elektrostatische Kräfte über der Tunnelstrecke_27 2.2.2 Van-der-Waals-Kräfte über der Tunnelstrecke_ 28 2.2.3 Kräfte durch die Oberflächenspannung permanent adsorbierter Flüßigkeitsfilme_30 3 Experimentelle Ergebnisse zum Tunneleffekt_31 3.1 Der T unnelstrom-Meßplatz_32 3.2 Vergleichende Untersuchung des Übertragungsverhaltens der Aktuatoren_34 3.2.1 Piezoelektrischer Antrieb_35 3.2.2 Elektrostatischer Antrieb_37 3.2.3 Dynamisches Übertragungsverhalten_38 3.3 Elektronik des Tunnelstrom-Meßplatzes_39 3.4 Meßergebnisse zum Tunneleffekt_43 VI
Inhaltsverzeichnis 3.4.1 Eindeutiger Nachweis der Tunnelkontakte _44 3.4.2 Messung der Empfindlichkeit_47 3.4.3 Rauschverhalten der Tunnelstrecke_48 3.4.4 Messung der parasitären Kräfte einer Gold-Tunnelstrecke _._51 4 Aufbau und Dimensionierung der Sensorzelle_54 4.1 Dimensionierung der Federführungen von seismischer Masse und WKP_54 4.2 Aufbau und Dimensionierung des Weg- Regelkreises _59 4.2.1 Gesamt-Federsteifigkeit_59 4.2.2 Dynamisches Übertragungsverhalten_62 4.3 Aufbau und Dimensionierung des Kraft- Regelkreises _64 4.3.1 Statisches Übertragungsverhalten_65 4.3.2 Dynamisches Übertragungsverhalten_66 4.4 Aufbau und Dimensionierung des mechanischen Stoßschutzes_68 VII
Inhaltsverzeichnis 5 Grundlagen und Anwendung der Mikrotechnik_71 5.1 Schichtaufbau und Strukturierung_ 72 5.2 Bauform und Fertigung der Tunnelelektrode_77 5.2.1 Mikromechanische Fertigung der Tunnelelektroden_ 78 5.3 Anisotropes Ätzen_ 82 5.4 Aufbau-und Verbindungstechnik_87 5.4.1 Vorrichtung zum Anodic Bonding_89 5.4.2 Parameter für das Anodic Bonding_91 5.5 Parametertoleranzen und Exemplarstreuungen _94 5.5.1 Kompensation der fertigungsbedingten Parametertoleranzen_96 5.6 Aufbau und Dimensionierung der sensomahen Elektronik_ 96 6 Der Sensor-Meßplatz_ 100 6.1 Aufbau des Meßplatzes zur Erzeugung statischer Mikrobeschleunigungen_101 VIII
Inhaltsverzeichnis 6.1.1 Mechanische Konstruktion des Meßplatzes_103 6.1.2 Aufbau der Elektronik und der digitalen Regelung des Meßplatzes_105 6.2 Messung der Meßplatz-Charakteristik_106 6.2.1 Auflösung und Nullpunktstabilität_106 6.2.2 Übertragungsverhalten des Winkelverstellers_107 6.2.3 Temperaturkompensation _ 108 7 Messungen am Sensorsystem_109 7.1 Statische Kennlinie des Beschleunigungssensors _112 7.1.1 Messung der Empfindlichkeit und Auflösung_ 112 7.1.2 Messung der Nullpunktstabilität und Langzeitdrift_ 113 7.1.3 Messung der Querempfindlichkeit_117 8 Zusammenfassung und Ausblick 119 9 Literaturverzeichnis_123 IX |
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