Invited contribution at the 1st Industry-University-Workshop on
Numerical Modelling and Simulation of Sensors
Workshop-Programm
- Kapazitive Sensoren, Dipl.-Ing. J.G. Korvink
- Thermoelektrische Effekte in Halbleiter-Devices, Dipl.-Ing. K. Kells
- Magnetischer Flusskonzentrator für Hall Sensoren, Dipl.-Ing. H. Lechner
- Vertical Hall Sensoren, Dr. M. Roos
- Simulation von Magnetfeld-Sensoren, Dr. J.F. Buergler
- Teilnehmerthema: Hahn-Schickard-Institut, VS-Villingen, Deutschland:
Entwurf und Auslegung mikromechanischer Strukturen, Dipl.-Phys. Thomas Fabula - HW/SW-Infrastruktur für Simulationen am Beispiel eines horizontalen Hallsensors, Dipl.-Phys. G. Sartoris
- Optisch ausgelesener Drucksensor, Dr. M. Roos
Coupled-Field Analyses
“A coupled-field analysis is a combination of analyses from different engineering disciplines (physics fields) that interact to solve a global engineering problem, hence, we often, refer to a coupled-field analysis as a multiphysics analysis. When the input of one field analysis depends on the results from another analysis, the analyses are coupled.” ~ ANSYS® Coupled-Field Analysis Guide, ANSYS Inc.
Simulationen
Im Folgenden sind einige exemplarische Ergebnisse der Multiphysics-Simulationen mit ANSYS an MEMS-Strukturen aufgeführt:
Silizium-Drucksensor
Vergleich des Verlaufs der optisch gemessenen Resonanzfrequenz mit dem frequenzabhängigen Impedanz- und Phasengang eines piezoelektrisch angetriebenen Membrandrucksensors (Silizium-ZnO Bimorph).
Elektromechanischer Kopplungsfaktor
Abhängigkeit des effektiven elektromechanischen Kopplungsfaktors vom Schichtdickenverhältnis der Si-Bimorph-Membrandrucksensoren, piezoelektrisches Medien: AlN, ZnO, PZT, Meßwerte für gesputterte ZnO-Dünnschichten.
Druckempfindlichkeit frequenzanaloger “Beam-on-Diaphragm” (BOD) Sensoren
Modenkopplung bei BOD-Drucksensoren
Durch eine geeignete Auslegung der Membrandicke kann der Sensor außerhalb der Modenkopplung und so mit einer erhöhten Modenselektivität betrieben werden.
GitHub repository
Venue – Veranstaltungsort
Swiss Federal Institute of Technology, ETH-Zürich : www.ethz.ch
Sponsoring Organisations
- ETH – Swiss Federal Institute of Technology
- NM – Numerical Modelling GmbH
- L&G – Landis and Gyr Technology Innovation Management
SESES
SEmiconductor SEnsor Simulation User Course
- Die Methode der Finiten Elemente, Dr. H. Ungericht
- Funktionsweise von SESES, Dipl.-Phys. G. Sartoris
- Problembeschreibung, Initial-, Bulk-Files, Dipl.-Ing. J. Korvink
- Übung I : Lineare Probleme
- SESES Algorithmen, Dr. H. Schwarzenbach
- Problemlösung Beispiel Wärmeleitung, Dr. M. Roos
- Übung II : Nichtlineare Probleme
- Problemlösung Beispiel Halbleiterproblem, Dipl.-Phys. G. Sartoris
- Übung III : Nichtlineare Probleme
Publications
- A micro electro mechanical CAD extension for SESES, H U Schwarzenbach et al 1993 J. Micromech. Microeng. 3 118
- An implementation of the adaptive finite element method for semiconductor sensor simulation, (1993), Doctoral Thesis, ETH Zürich Bibliographie,
DOI: www.research-collection.ethz.ch/handle/20.500.11850/141261 -
Multiphysics Software SESES, Manual & Tutorial:
www.zhaw.ch/de/engineering/institute-zentren/icp/multiphysik-modellierung/seses/
Testimonial
Prof. Dr. Jan G. Korvink | Microsystems Technology at KIT, Karlsruhe