450-4010/01 – Mikrosnímače a speciální měření (MSM)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Bohumil Horák, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Bohumil Horák, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se v tomto předmětu seznámí s perspektivní skupinou
mikroelektronických prvků - mikroelektronickými senzory a s jejich uplatněním při měření neelektrických veličin, což jim umožní orientaci v problematice automatického získávání vstupních informací systémů pro řízení v oblasti průmyslu, lékařské techniky, robotiky a navigace.
Studenti se v tomto předmětu seznámí s perspektivní skupinou
mikroelektronických prvků - mikroelektronickými senzory a s jejich uplatněním při měření neelektrických veličin.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Mikrosnímače (mikroelektronické senzory) charakterizujeme jako senzory využívající jevy v polovodičích a vrstvových strukturách zhotovené mikroelektronickými technologiemi. Představují progresivní, ve světě dynamicky se rozvíjející typy senzorů,označované jako senzory 2.generace.Tento druh senzoru je slučitelný s integrovanými obvody jak z hlediska technologického,tak i obvodového,což umožňuje plně využít možnosti poskytované mikroelektronikou (vyšší spolehlivost, nižší cena při menších rozměrech a hmotnosti,nová obvodová
rešení a netradiční aplikace).
Předmět je věnován oblastem
- základní principy funkce , vlastnosti a konstrukční řešení
mikroelektronických senzorů (MS)
- výrobní postupy využívané při výrobě MS.
- aplikace MS v průmyslu,lékařství a ochraně životního prostředí
Povinná literatura:
Horák, B.,J.Kazárik, T.Otáhalová, O.Balak a K.Friedrischková. Mikrosnímače a speciální měření, učební text a návody do cvičení. VŠB-TU Ostrava, 2012.
Husák M.: Senzorové systémy , skriptum ČVUT Praha 1993
Guldan, A.: Mikroelektronické senzory. Bratislava, Alfa 1988.
Doporučená literatura:
Hutyra,M.:Mikrosnímače a speciální měření. Sylaby na WWW stránkách katedry,2005
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
V průběhu semestru absolvují studenti 10 laboratorních úloh, jejichž cílem je praktické ověření přednášené problematiky a zpracují semestrální projekt. Cílem semestrálního projektu je prokázat schopnost aplikace přednášené problematiky na řešení praktických zadání.
Předmět je zakončen závěrečnou zkouškou, kterou lze absolvovat pouze v případě udělení zápočtu.
Podmínky udělení zápočtu:
V průběhu semestru:
10 laboratorních úloh , za každou laboratorní úlohu lze získat max 3 body. Celkem lze za semestr získat 30 bodů
Podmínkou pro získání zápočtu je získání min. 15 bodů.
Závěrečná zkouška:
Podmínkou je udělený zápočet. Do bodového hodnocení zkoušky se započítává semestrální projekt, za který lze získat max 20 bodů. Závěrečná zkouška má část písemnou (max. 40 bodů) a část ústní (max 10 bodů).
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Mikroelektronické senzory, vymezení pojmů. Porovnání vlastností klasických senzorů a mikroelektronických senzorů.. Úloha technologie ve vývoji senzorů.Technologické postupy výroby mikroelektronických senzorů.
Planární technologie a její využití pro výrobu mikroelektronických senzorů. Mikromechanika. Mechanické opracování materiálu slučitelné s postupy výroby mikroelektronických prvků. Mikromechanické struktury a jejich využití při konstrukci mikroelektronických senzorů.
Mikroelektronické senzory mechanických signálu. Mikroelektronické snímače tlaku a akcelerometry.
Mikroelektronické senzory tepelných veličin. Polovodičové teplotní senzory. Mikroelektronické termobloky. Využití mikroelektronických senzorů tepelných veličin pro měření průtoku, vakua a IR záření.
Mikroelektronické senzory magnetických veličin.Integrované Hallovy sondy. Magnetoodporové senzory. Magnetodiody a magnetotranzistory. Mikroelektronické senzory využívající nábojově doménového jevu
Mikroelektronické senzory radiačních signálů. Detektory neionizujícího záření. Spektrální charakteristiky fotoelektrických snímačů a možnosti jejího ovlivnění. Fotoodporový a fotonapěťový efekt a jeho využití v konstrukci mikrolektronických senzorů. Lavinové fotodiody, diody PIN a jejich vlastnosti. Fotoelektronické snímače polohy -PSD.
Obrazové snímače. Obrazové snímače viditelného záření.
X-Y adresované snímače. CCD obrazové snímače s řádkovým přenosem. CCD obrazové snímače s obrazovým přenosem.
Mikroelektronické termovizní systémy. CCD termovizní systémy s pyroelektrickými detektory. CCD kvantové termovizní systémy.
Detektory ionizujícího záření.Křemíkové a germaniové detektory. Přechodové a povrchové barierové detektory.Anulární polohově citlivé detektory. Transmisní detektory. Mikropáskové detektory a jejich využití pro měření pro měření vysoceenergetických částic.
Mikroelektronické senzory chemických veličin. Senzory typu ChemFET,IS FET. Chemoresistory. Chemické senzory využívající povrchové akustické vlny(SAW. Detektory vlhkosti.Integrované senzory kyslíku. Biosenzory.
Zpracování senzorových signálů. Multisenzorová pole. SMART senzory.
Aplikace mikroelektronických senzoru v průmyslové praxi (automobilní průmysl, robotika apod.).
Aplikace mikroelektronických senzorů v lékařství (měření mimo i uvnitř organismu).
Aplikace mikroelektronických senzorů při ochraně životního prostředí (monitorování ovzduší a odpadních vod).
Laboratoře:
Školení bezpečnosti práce v laboratoři, organizace laboratorních cvičení, rozdělení úloh.
Měření tlaků a deformací s využitím mikroelektronických senzorů
Integrované snímače teploty
Bezdotyková měření teploty s využitím integrovaných termobloků.
Mikroelektronický PSD snímač polohy
Obrazové snímače
Integrovaná Hallova sondy a její využití
Měření vibrací s využitím mikroakcelerometrů.
Magnetoresistory a jejich aplikace.
Měření statických a dynamických charakteristik snímačů viditelného záření
Měření složení plynných směsí s využitím polovodičových detektorů.
Konzultace k změřeným úlohám
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky