Mikrosysteme

Das vorliegende Lehrbuch bietet eine kompakte Zusammenfassung des Wissens, das für die Anwendung von Mikrosystemen notwendig und hilfreich ist. Es vermittelt den aktuellen Stand der Technik und illustriert anhand ausgewählter Beispiele den Einsatz verschiedenster Technologien und Lösungsansätze. Im ersten Teil des Lehrbuchs liegt der Fokus auf den Materialien und Technologien, die zur Herstellung von Mikrosystemen angewendet werden. Neben einer kurzen Zusammenfassung der Halbleitertechnologien, werden die speziellen zusätzlichen Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen beschrieben. Desweiteren werden spezielle Packagings für Mikrosysteme vorgestellt. Im zweiten Teil des Lehrbuchs liegt der Fokus auf MEMS-Sensoren (Micro-Electro-Mechanical Systems). Diese Sensoren spielen eine entscheidende Rolle in der modernen Sensorik und finden in einer Vielzahl von Anwendungen ihren Platz. Von der Industrie, wo sie die Automatisierung von Prozessen ermöglichen und präzise Daten zur Prozesssteuerung liefern, bis hin zur Medizintechnik, wo sie für die Überwachung von Vitalparametern wie Herzschlag und Blutzucker eingesetzt werden. Sogar im Alltagsleben sind Sensoren allgegenwärtig zum Beispiel in Smartphones, wo sie Funktionen wie Bildschirmrotation und Helligkeitsanpassung steuern. Die technologischen Fortschritte bei Sensoren sind beeindruckend: Moderne Sensoren werden immer kleiner, effizienter und präziser. Diese Miniaturisierung eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten in der Zukunft, wie zum Beispiel in der Wearable-Technologie, wo Sensoren in Kleidung oder direkt am Körper getragen werden können. Im dritten Teil des Lehrbuchs werden gängige Signalverarbeitungsalgorithmen behandelt, die bei der Ansteuerung und Datenauswertung mithilfe von Mikrocontrollern zum Einsatz kommen. Diese Algorithmen sind von entscheidender Bedeutung für die effiziente Verarbeitung von Messdaten und ermöglichen eine präzise Steuerung und Auswertung in verschiedenen Anwendungen. Die Inhalte dieses Lehrbuchs basieren auf dem Vorlesungsstoff der Module Mikrosystemtechnik im Bachelorstudiengang Elektrotechnik und Sensorsysteme im Masterstudiengang Elektrotechnik an der Hochschule Bielefeld. Darüber hinaus ist das Buch an alle Ingenieure adressiert die MEMS-Bausteine im industriellen Umfeld einsetzen.

Autorentext

Prof. Dr.-Ing. Dirk Zielke promovierte an der TU Chemnitz zur thermischen Oxidation von Molybdändisilicidschichten und war anschließend als Entwicklungsingenieur und Gruppenleiter für Mikrosystemtechnik bei der GEMAC mbH tätig. Nach einer Forschungsstation im Bereich Polymerelektronik an der TU Chemnitz übernahm er 2004 eine Professur für Werkstoffe der Elektrotechnik und Elektronik an der Hochschule Bielefeld, wo er das Mikrosystemtechnik-Labor gründete. Seine Forschungsschwerpunkte sind Inertialsensoren, Polymerelektronik und Low-Cost-/Low-Current-Auswerteelektronik.

Klappentext
Das vorliegende Lehrbuch bietet eine kompakte Zusammenfassung des Wissens, welches für die Anwendung von Mikrosystemen notwendig und hilfreich ist. Es vermittelt den aktuellen Stand der Technik und illustriert anhand ausgewählter Beispiele den Einsatz verschiedenster Technologien und Lösungsansätze. Im ersten Teil des Lehrbuchs liegt der Fokus auf den Materialien und Technologien, die zur Herstellung von Mikrosystemen angewendet werden. Neben einer kurzen Zusammenfassung der Halbleitertechnologien, werden die speziellen zusätzlichen Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen beschrieben. Des Weiteren werden spezielle Packagings für Mikrosysteme vorgestellt. Im zweiten Teil des Lehrbuchs liegt der Fokus auf MEMS-Sensoren (Micro-Electro-Mechanical Systems). Diese Sensoren finden vielfältige Anwendungen von der industriellen Prozessautomatisierung bis hin zur Medizintechnik, wo sie beispielsweise Vitalparameter überwachen. Auch im Alltag sind MEMS-Sensoren weit verbreitet, etwa in Smartphones zur Steuerung von Funktionen wie Bildschirmrotation oder Bewegungserkennung. Fortschritte in der Technologie führen zu immer kleineren, effizienteren und präziseren Sensoren, die auch neue Möglichkeiten und Einsatzgebiete eröffnen. Im dritten Teil des Lehrbuchs werden gängige Signalverarbeitungsalgorithmen behandelt, die bei der Ansteuerung und Datenauswertung mithilfe von Mikrocontrollern zum Einsatz kommen. Diese Algorithmen sind von entscheidender Bedeutung für die effiziente Verarbeitung von Messdaten und ermöglichen eine präzise Steuerung und Auswertung in verschiedenen Anwendungen. Die Inhalte dieses Lehrbuchs basieren auf dem Vorlesungsstoff der Module Mikrosystemtechnik im Bachelorstudiengang Elektrotechnik und Sensorsysteme im Masterstudiengang Elektrotechnik an der Hochschule Bielefeld. Darüber hinaus ist das Buch an alle Ingenieure adressiert die MEMS-Bausteine im industriellen Umfeld einsetzen. Der Autor Prof. Dr.-Ing. Dirk Zielke promovierte an der TU Chemnitz auf dem Gebiet der Halbleitertechnologien. Im Anschluss war er als Entwicklungsingenieur und später als Gruppenleiter für Mikrosystemtechnik bei der GEMAC mbH tätig. Nach einer Forschungsphase im Bereich Polymerelektronik an der TU Chemnitz wurde er 2004 auf die Professur für Werkstoffe der Elektrotechnik und Elektronik an der Hochschule Bielefeld berufen. Dort initiierte er die Gründung des Mikrosystemtechnik-Labors, das sich unter seiner Leitung auf die Entwicklung und Nutzung von Inertialsensoren im industriellen Umfeld fokussiert.

Inhalt

Einleitung.- Halbleiter- und MEMS-Technologien.- Sensoren.- Aktoren.- RF-MEMS.- Signalverarbeitung von Sensormessdaten.- Sensorschnittstellen.