Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
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.
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.
Obsah:
Jedná se o předmět sdružující různé obory na čipu (elektronika, fotonika, mechanika, biochemie.), předmět přinášející informace o vývoji nových struktur a systémů na čipu a jejich aplikací, zahrnuje informace o nových mikrosystémových technologiích uplatňovaných v informačních technologiích, IoT a dalších důležitých oblastech. Využívá znalosti z odborných předmětů zajišťovaných především v magisterských studijních programech Ek a OES. Předmět je zajišťovaný dynamickým způsobem, a proto předmět může být navštěvován i studenty z dalších studijních programů. Předměty obdobného typu jsou součástí kurzů řady technicky zaměřených prestižních univerzit:
MIT: 6.717[J] Design and Fabrication of Microelectromechanical Systems (
http://catalog.mit.edu/degree-charts/electrical-science-engineering-course-6-1/)
Berkeley: EE 147. Introduction to Microelectromechanical Systems (MEMS) (
https://www2.eecs.berkeley.edu/Courses/EE147/)
ETH Zurich: 151-0621-00L Microsystems I: Process Technology and Integration, 636-0203-00L Lab Course: Microsystems and Microfluidics in Biology, 636-0114-00L Microsensors and Microsystems, 151-0172-00 U Microsystems II: Devices and Applications, 151-0642-00L Seminar on Micro and Nanosystems (
https://www.ethz.ch/en/studies.html)
Osnovy 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 |
Osnovy 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.) |
Literatura:
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 |
Požadavky:
Klíčová slova:
Microsystems, microactuators, MEMS, MOEMS, RF MEMS, systems-on-chip, Tactile sensors, touch displays, electrostatic, piezoelectric, Heat and magnetic microactuators, chemical and biochemical microactuators, intelligent microsystems structures, Lab-on-Chip
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 14.9.2024 17:50:41, semestry: Z/2024-5, Z/2025-6, Z,L/2023-4, L/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |