Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung eines mikromechanischen Drehratensensors in dickem einkristallinem Silizium und Aufbau als System mit einer diskreten Auswerteschaltung:
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München
Utz, Wiss.
2001
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS.
.
1
ZUSAMMENFASSUNG
.4
1-ELNLEITUNG
.
5
2.STAND
DER
TECHNIK
.
8
2.1
MESSPRINZIPIEN
FUER
KONSTANTE
DREHGESCHWINDIGKEITEN
.
8
2.1.1
SAGNAC-EFFEKT
.
8
2.1.2
DREHIMPULSERHALTUNG
.
9
2.1.3
CORIOLISBESCHLEUNIGUNG
.
10
2.2
AUSFUEHRUNGSFORMEN
MIKROMECHANISCHER
DREHRATENSENSOREN
.
11
2.2.1
SCHWINGENDE
BALKEN
UND
STIMMGABELPRINZIP
.
13
2.2.2
ZYLINDER
UND
RINGFOERMIGE
DREHRATENSENSOREN
(YYVIBRATING
SHELL
GYROS")
.
14
2.2.3
SCHWINGENDE
BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN
MIT
EINER
UND
ZWEI
MASSEN
.
15
2.2.4
NUTZUNG
DER
DREHIMPULSERHALTUNG
ZUR
DREHGESCHWINDIGKEITSDETEKTION
.
17
2.2.5
BEWERTUNG
.
18
2.3
MOTIVATION
UND
ZIELSETZUNG
.
19
3.MIKROMECHANLKTECHNOLOGIEN
UND
HERSTELLUNG
.
21
3.1
STRUKTURIERUNGSVERFAHREN
FUER
MIKROMECHANISCHE
BAUTEILE
.
21
3.1.1
VOLUMENMIKROMECHANIK
.
21
3.1.2
OBERFLAECHENMIKROMECHANIK
.
22
3.1.3
SOI-TECHNOLOGIE
.
24
3.1.4
LIGA-TECHNOLOGIE
.
25
3.1.5
WEITERE
HERSTELLUNGSVERFAHREN
FUER
MIKROMECHANISCHE
DREHRATENSENSOREN
.
26
3.2
NEUER
TECHNOLOGIEPROZESS
.
29
3.3
VORTEILE
DES
NEUEN
TECHNOLOGIEPROZESSES
.
30
3.4
TECHNOLOGISCHE
REALISIERUNG
AUSGEWAEHLTER
EINZELPROZESSE
.
32
3.4.1
RUECKSEITENJUSTAGE
.
32
3.4.2
ANODISCHES
BONDVERFAHREN
.
32
3.4.3
SILIZIUM-TROCKENAETZPROZESS
MIT
SENKRECHTEN
SEITENWAENDEN
.
33
3.4.4
CHIPVEREINZELUNG
UND
AUFBAU
IM
KERAMIKGEHAEUSE
.
34
4.DESLGN
DES
DREHRATENSENSORS
.
36
4.1
ANREGUNGSMOEGLICHKEITEN
FUER
EINEN
MIKROMECHANISCHEN
DREHRATENSENSOR
.
36
4.1.1
ELEKTROMAGNETISCHER
ANTRIEB
.
37
4.1.2
PIEZOELEKTRISCHER
ANTRIEB
.
37
4.1.3 THERMISCHER
ANTRIEB
.
38
4.1.4
ELEKTROSTATISCHER
ANTRIEB
.
38
INHALTSVERZEICHNIS
4.2
DER
ELEKTROSTATISCHE
ANTRIEB
.
39
4.2.1
ANTRIEB
UEBER
DIE
ABSTANDSAENDERUNG
DER
KONDENSATORPLATTEN
.
41
4.2.2
ANTRIEB
UEBER
DIE
PARALLELE
VERSCHIEBUNG
DER
KONDENSATORPLATTEN
.
43
4.2.3
REALISIERUNG
MIT
KAMMSTRUKTUREN
.
44
4.3
DETEKTIONSMOEGLICHKEITEN
FUER
MECHANISCHE
SCHWINGUNGEN
.
46
4.3.1
PIEZOELEKTRISCHE
DETEKTION
.
46
4.3.2
PIEZORESISTIVE
DETEKTION
.
46
4.3.3
OPTISCHE,
INDUKTIVE
UND
RESONANTE
DETEKTION
.
47
4.3.4
KAPAZITIVE
DETEKTION
.
47
4.4
DESIGN
DES
MECHANISCHEN
SENSORELEMENTES
.
48
4.5
FEDERSTEIFIGKEITEN
UND
RESONANZFREQUENZEN
.
53
4.6
ANREGUNGSBEWEGUNG
.
55
4.7
DETEKTIONSBEWEGUNG
.
56
4.7.1
MECHANISCHE
EMPFINDLICHKEIT
.
58
4.7.2
MECHANISCHES
RAUSCHEN
.
59
4.8
ANALYTISCHE
DESIGNOPTIMIERUNG
.
60
4.9
FEM-SIMULATIONEN
.
66
4.10
ERGEBNISSE
DER
THEORETISCHEN
BETRACHTUNGEN
.
67
4.10.1
DIMENSIONIERUNG
.
.67
4.10.2
EIGENMODEN
.
68
4.10.3
VERGLEICH
DER
THEORETISCHEN
RESONANZFREQUENZEN
.
68
4.10.4
MECHANISCHE
EMPFINDLICHKEIT
.
69
4.10.5
MECHANISCHES
RAUSCHEN
.
69
4.10.6
QUEREMPFINDLICHKEIT
.
70
5.ELEKTRONISCHE
SCHALTUNG
-
ANREGUNG
UND
DETEKTION
.
.72
5.1
ELEKTROSTATISCHE
SCHWINGUNGSERZEUGUNG
.
72
5.2
KAPAZITIVE
DETEKTIONSMOEGLICHKEITEN
.
73
5.2.1
NIEDERFREQUENTE
VERFAHREN
.
74
5.2.2
ANALOGE
TRAEGERFREQUENZVERFAHREN
.
75
5.3
BETRACHTUNGEN
ZUR
ELEKTRONISCHEN
AUSWERTESCHALTUNG
.
77
5.3.1
LINEARITAETSBETRACHTUNGEN
.
78
5.3.2
KAPAZITAETSAENDERUNGEN
.
81
5.3.3
ABSCHAETZUNG
DER
SPANNUNG
FUER
DIE
ANREGUNG
.
82
5.3.4
MECHANISCHE
UEBERKOPPLUNGEN
.
83
5.3.5
DAS
ELEKTRISCHE
ERSATZSCHALTBILD
DES
DREHRATENSENSORS
.
84
5.3.6
DIE
ELEKTRONISCHE
AUSWERTESCHALTUNG
.
85
5.3.7
THEORETISCHE
EMPFINDLICHKEIT
DES
SENSORSYSTEMS
.
89
5.3.8
AUFLOESUNG
.
90
INHALTSVERZEICHNIS
6.
SIMULATIONEN
DES
DREHRATENSENSORSYSTEMS
.
92
6.1
MODELLIERUNG
VON
EFFEKTEN
.
92
6.2
VARIABLEN
FUER
MECHANIK
UND
ELEKTRIK
.
93
6.3
BESCHREIBUNG
DER
EFFEKTE
DES
DREHRATENSENSORS
.
94
6.4
NETZLISTE
DES
DREHRATENSENSORS
.
97
6.5
ERGEBNISSE
DER
SYSTEMSIMULATION
.
99
7.
CHARAKTERISIERUNG
DER
DREHRATENSENSOREN
.
105
7.1
AUFNAHMEN
VON
DREHRATENSENSOREN
.
105
7.2
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
DREHRATENSENSORSTRUKTUREN
.
107
7.2.1
BESTIMMUNG
DER
RESONANZFREQUENZEN
DER
ERSTEN BEIDEN
EIGENMODEN
.
108
7.2.2
BESTIMMUNG
DER
TORSIONSRESONANZFREQUENZ
.
112
7.3
MESSUNG
DER
DREHGESCHWINDIGKEITEN
.
113
7.4
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
.
115
8.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
120
8.1
ANFORDERUNGEN
.
122
8.2
VERGLEICH
DER
ANFORDERUNGEN
MIT
DEN
THEORETISCHEN
UND
PRAKTISCHEN
ERGEBNISSEN
.
122
8.3
AUSBLICK
UND
VERBESSERUNGEN
DES
SENSORSYSTEMS
.
123
8.3.1
VERBESSERUNGEN
DER
TECHNOLOGISCHEN
REALISIERUNG
.
123
8.3.2
VERBESSERUNGEN
DES
DESIGNS
.
124
8.3.3
VERBESSERUNGEN
DER
AUSWERTESCHALTUNG
.
124
ANHANG
.
126
A.1
BETRACHTUNGEN
ZUR
DAEMPFUNG
.
126
A.1
.1
DRUCKABHAENGIGKEIT
DER
VISKOSITAET
.
126
A.1
.2
DAEMPFUNGSMECHANISMEN
.
127
A.1.3
DAEMPFUNG
DER
ANREGUNGSBEWEGUNG
.
128
A.1.4
DAEMPFUNG
DER
DETEKTIONSBEWEGUNG
.
129
A.2
THERMISCHES
RAUSCHEN
.
130
A.3
FEHLERBETRACHTUNG
.
130
BEZEICHNUNGEN
UND
SYMBOLE
.
132
LITERATURVERZEICHNIS
.
137
LISTE
DER
VEROEFFENTLICHUNGEN
.
144
DANKSAGUNG
3 |
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| spelling | Schmid, Rainer Verfasser aut Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung eines mikromechanischen Drehratensensors in dickem einkristallinem Silizium und Aufbau als System mit einer diskreten Auswerteschaltung Rainer Schmid München Utz, Wiss. 2001 144 S. Ill. : 21 txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Ingenieurswissenschaften Zugl.: Duisburg, Univ. Gesamthochsch., Diss., 2001 Dickschichttechnik (DE-588)4012133-1 gnd rswk-swf Mikrosystemtechnik (DE-588)4221617-5 gnd rswk-swf Messwertverarbeitung (DE-588)4038804-9 gnd rswk-swf Siliciumsensor (DE-588)4193160-9 gnd rswk-swf Elektronische Schaltung (DE-588)4113419-9 gnd rswk-swf Drehratensensor (DE-588)4602873-0 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Drehratensensor (DE-588)4602873-0 s Messwertverarbeitung (DE-588)4038804-9 s Elektronische Schaltung (DE-588)4113419-9 s DE-604 Siliciumsensor (DE-588)4193160-9 s Mikrosystemtechnik (DE-588)4221617-5 s Dickschichttechnik (DE-588)4012133-1 s DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=009638367&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
| spellingShingle | Schmid, Rainer Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung eines mikromechanischen Drehratensensors in dickem einkristallinem Silizium und Aufbau als System mit einer diskreten Auswerteschaltung Dickschichttechnik (DE-588)4012133-1 gnd Mikrosystemtechnik (DE-588)4221617-5 gnd Messwertverarbeitung (DE-588)4038804-9 gnd Siliciumsensor (DE-588)4193160-9 gnd Elektronische Schaltung (DE-588)4113419-9 gnd Drehratensensor (DE-588)4602873-0 gnd |
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