Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Mikroczujniki i mikrosystemy
Koordynator przedmiotu:
Ryszard JACHOWICZ
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
MIMI
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Student powinien uczestniczyć w zajęciach w wymiarze 30godz na wykładach i 15 godz.w laboratorium.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
4pkt.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
4pkt
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
student powinien wysłuchać wcześniej przedmiot Podstawy czujników pomiarowych - PCzP
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z najnowszymi konstrukcjami różnego typu mikroczujników i mikrosiłowników oraz mikrosystemów wykonywanych w technologii półprzewodnikowej, cienkowarstwowej, typu LIGA i w nanotechnologii w tym w „ink-jet printing”. Studenci poznają koncepcje technologii typu „bulk” i technologię typu „surface micromachining”. Rozpatrywane konstrukcje służą do pomiaru wielu wielkości fizycznych (naprężenia, przyspieszenia - akcelerometry, ciśnienia, zmian położenia kątowego – żyroskopy, przepływu, etc), składu chemicznego (czujniki jonoselektywne, -TAS’y, LoC, microspectrfotometry, microchromatografy, etc). Studenci zapoznają się z aplikacjami tych struktur i ich parametrami w dziedzinie przemysłu, ochrony środowiska i w medycynie.
Treści kształcenia:
1. Wprowadzenie i zagadnienia podstawowe (2h): Definicja czujnika, mikroczujnika, mikrosystemu i ich podstawowe parametry metrologiczne. Typy mikroczujników, mikrosiłowników i mikrosystemów (MEMS, MOEMS, BIOMEMS). Przykłady aplikacji poszczególnych typów. 2. Charakterystyka różnych technologii do wytwarzania mikroczujników i mikrossystemów (4h): właściwości mechaniczne krzemu i związków krzemu, technnologia „bulk” i „surface micromachining”, technologia grubo i cienkowarstwowa, technologia LIGA, technologia „ink-jet printing” i nanotechnologia. 3. Mikroczujniki przyspieszenia (4h): piezorezystwne (efekt piezorezystywny), pojemnościowe, bez masy sejsmicznej, w technologii „bulk” i „surface micromachining” , mikroczujniki receptorowe dla robotyki, MEMS’y dla mortoryzacji. 4. Mikroczujniki ciśnienia (4h): piezorezystwne (efekt piezorezystywny), pojemnościowe, różnicowe i do pomiaru bezwzględnego, w technologii „bulk” i „surface micromachining” , MEMS’y dla mortoryzacji i medycyny. 5. Mikrosiłowniki (2h): z wykorzystaniem energii elektrycznej, magnetycznej, piezoelektrycznj, cieplnej, mutipleksery optyczne, mikrozwierciadła sterowane, mikrozawory 6. MEMS’y dla elektroniki (2h): mikroprzełączniki, mikrorezonatory wysokostabilne, mikrokondensatory przestrajane, 7. Mikrosystemy oparte na prawie Coriolisa (2h): żyroskopy wibracyjne (z silnikiem liniowym) i rotacyjne (z silnikiem obrotowym) 8. Mikrosystemy fluidykowe (2h): LoC (µ-TAS), IS-FET’y, biosensory 9. Mikrospectrometry i mikrochromatgrafy (2h) 10. Techniki integracji i montażu MEMS’ów (2h): “back side” kontakty, montaż typu flip-chip 11. Interfejsy czujników inteligentnych i mikrosystemów (2h): przewodowe i bezprzewodowe 12. Specyficzne aplikacje mikrosystemów, wilkość rynku, prognozy rozwoju (2h)
Metody oceny:
Student powinien wykazać się wiedzą na temat zjawisk fizycznych na których opiera się praca wybranych mikroczujników i mikrosystemów, ich konstrukcji, wymagań technologicznych do ich wytwarzania, zakresów pomiarowych i spodziewanych niepewności pomiarów, odporności na parametry zakłócające pomiar, aplikacji.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. St. D. Senturia - „Microsystem Design”, Kluwer Academic Pub., 2001 2. T.R.Hsu – “MEMS and Microsystems- Design, Manufacture andNanoscale Engineering”, John Wiley&Sons, Ltd, 2008 3. R.W.Johnstone, M. Parameswaran: - “An Introduction to Surface Micromachining”, Kluwer Academic Pub., 2004 4. J.W.Gardner, V.K.Varadan, O.O.Awadelkarim – “Microsensors, MEMS, and Smart Devices”, John Wiley&Sons, Ltd, 2007 5. P.Rai-Choudhury – “MEMS and MOEMS Technology and Applications”, SPIE Press, 2000 6. Z. Brzózka, W. Wróblewski - „Sensory Chemiczne”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 1998; 7. J.Fraden – “Handbook of Modern Sensors”, Springer-Verlag, 2004 8. A.Gajek, Z.Juda : - „Czujniki”, WKŁ, 2008r 9. J. Zakrzewski - „Czujniki i Przetworniki Pomiarowe”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2004;
Witryna www przedmiotu:
www.ise.pw.edu.pl/msrg
Uwagi:
W ramach przedmiotu przedstawiane są najnowsze konstrukcje mikroczujników i mikrosystemów. Wykład jest co roku modyfikowany o najnowsze doniesienia z literatury światowej w omawianej dziedzinie.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka MiMI _ W1
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z najnowszymi konstrukcjami różnego typu mikroczujników i mikrosiłowników oraz mikrosystemów wykonywanych w technologii półprzewodnikowej, cienkowarstwowej, typu LIGA i w nanotechnologii w tym w „ink-jet printing”. Studenci poznają koncepcje technologii typu „bulk” i technologię typu „surface micromachining”. Rozpatrywane konstrukcje służą do pomiaru wielu wielkości fizycznych (naprężenia, przyspieszenia - akcelerometry, ciśnienia, zmian położenia kątowego – żyroskopy, przepływu, etc), składu chemicznego (czujniki jonoselektywne, -TAS’y, LoC, microspectrfotometry, microchromatografy, etc). Studenci zapoznają się z aplikacjami tych struktur i ich parametrami w dziedzinie przemysłu, ochrony środowiska i w medycynie.
Weryfikacja: Sposoby weryfikacji zakładanych efektów kształcenia: Do uzyskania 100pkt: egzamin 70 pkt laboratoria 30 pkt Do zaliczenia potrzeba min. 35pkt z egzaminu i min 15pkt z laboratorium a łącznie min 51 pkt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka MiMI _ W2
Student powinien wiedzieć w jakiej technologii można wykonać dany typ mikroczujnika lub mikrosystemu
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: