Entwurf und Simulation von Mikrosystemen
Buch, Deutsch, 382 Seiten, Format (B × H): 155 mm x 235 mm, Gewicht: 604 g
ISBN: 978-3-540-66497-0
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Dieses Buch vereint die wesentlichen Aspekte zum erfolgreichen Entwurf von Mikrosystemen und gibt eine geschlossene Darstellung der Grundlagen, Entwurfsmethoden, Simulationsverfahren, Anwendungen und Technologien. Bei diesem Werk steht der Entwurf im Vordergrund, insbesondere die sich aus der Miniaturisierung ergebenden Konsequenzen im Entwurf von Mikrosystemen, da die physikalischen Eigenschaften bei einer Maßstabänderung nicht gleich bleiben. Besondere Beachtung finden die Zusammenhänge und Analogien der elektrischen, mechanischen, thermischen, fluidischen und optischen Funktionselemente, da diese Komplexität leicht unüberschaubar wird.
Zielgruppe
Research
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
- Mathematik | Informatik EDV | Informatik Professionelle Anwendung Computer-Aided Design (CAD)
- Mathematik | Informatik EDV | Informatik Angewandte Informatik Computeranwendungen in Wissenschaft & Technologie
- Naturwissenschaften Physik Quantenphysik
- Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Grafikprogrammierung
- Technische Wissenschaften Technik Allgemein Nanotechnologie
- Technische Wissenschaften Technik Allgemein Computeranwendungen in der Technik
Weitere Infos & Material
1 Einführung.- 1.1 Entwicklung der Mikroelektronik.- 1.2 Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie.- 1.3 Chancen der Miniaturisierung.- 1.4 Größenänderung, Skalierung.- 1.5 Skalierung, ähnlichkeit und Kennzahlen.- 1.6 Lernen aus der Natur — Bionik.- 1.7 Einfluß der Abmessungen auf die Gestalt.- 1.8 Thesen zum Mikrosystementwurf.- 2 Technologien der Mikrosystemtechnik.- 2.1 Feinwerktechnik.- 2.2 Lithographie.- 2.3 Schichtabscheidung.- 2.4 Strukturierung.- 2.5 Prozeßabläufe.- 3_3 Werkstoffe der Mikrosystemtechnik.- 3.1 Phänomenologische Beschreibung.- 3.2 Darstellung und Transformation tensorieller Materialdaten.- 3.3 Diffusion in Festkörpern.- 3.4 Eigenschaften dünner Schichten.- 3.5 Oberflächeneigenschaften.- 3.6 Monte-Carlo- und Ab-initio-Simulation.- 4 Allgemeine Entwurfsmethoden.- 4.1 Entwurfsablauf.- 4.1 Spezifikation.- 4.2 Lösungsmethoden für die Systemstudie, Konzeptphase.- 4.3 Ergebnisse der Konzeptphase.- 5 Systemsimulation.- 5.1 Simulationsebenen.- 5.2 Netzwerkanalyse, Analogsimulation.- 5.3 Nichtlineare Netzwerke.- 5.4 Netzwerkanalyse zeitabhängiger Signale, transiente Analyse.- 5.5 Lösung des transienten Problems.- 6 Beschreibung physikalischer Vorgänge durch Netzwerkmodelle.- 6.1 Beschreibung durch Netzwerkgleichungen.- 6.2 Separation von Zeitkonstanten und Aggregation.- 6.3 Vollständigkeit und Vernachlässigung kleiner Effekte.- 6.4 Feldänderung bei der Wellenausbreitung.- 6.5 Bondgraphen.- 7 Makromodelle.- 7.1 Konzept der Makromodelle.- 7.2 Modellerstellung eines Beschleunigungssensors.- 7.3 Identifikation für Makromodelle.- 7.4 Grundlagen der Zeitbereichsmethoden.- 7.5 Parameterschätzung durch Entwicklung.- 7.6 Signalunabhängige Transformationen mit orthogonalen Polynomen.- 7.7 Nachbildung im Frequenzbereich.- 7.8 NichtlineareSysteme.- 8 Numerische Feldberechnung.- 8.1 Differenzenverfahren.- 8.2 Finite-Elemente-Methode.- 8.3 Behandlung der Randbedingungen.- 8.4 Variationsprobleme und Galerkin-Verfahren.- 8.5 Wahl der Ansatzfunktionen.- 8.6 Netzgenerierung.- 8.7 Fehlerabschätzung und adaptive Netzgenerierung.- 8.8 Weitere Finite-Elemente-Ansätze.- 9 Systemintegration.- 9.1 Elektronische Komponenten.- 9.2 Signalübertragung.- 9.3 Anschluß- und Verbindungsdichte.- 9.4 Ausbeute und Test.- 9.5 Zuverlässigkeit.- 10 Physikalischer Entwurf und Systemintegration.- 10.1 Modulentwurf.- 10.2 Partitionierung.- 10.3 Plazierung.- 10.4 Thermische Plazierung, Zuverlässigkeitsaspekte, allgemeine Kopplungen.- 10.5 Verdrahtung.- 11 Systemoptimierung.- 11.1 Optimierungsziele, Optimierungsaufgabe.- 11.2 Optimierungsverfahren.- 1l.3 Quasi-Newton-Methoden.- 11.4 Konjugierte Gradientenverfahren.- 11.5 Ableitungsfreie Suchmethoden.- 11.6 Stochastische Optimierungsverfahren.- 11.6 Behandlung der Nebenbedingungen.- 12 Mikroaktoren.- 12.1 Energiewandlung.- 12.2 Elektromagnetische Aktoren.- 12.3 Elektrostatische Mikromotoren.- 12.4 Piezoelektrische Aktoren.- 12.5 Thermisch-mechanische Aktoren.- 12.4 Reibung und Verschleiß.- 13 Sensoren.- 13.1 Signalerfassung und Signalaufbereitung.- 13.2 Sensoren für mechanische Größen.- 13.3 Chemo- und Biosensoren.- 13.4 Mehrkomponentenanalyse für Sensoren.
