Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Kehrberg, Steven
Mehner, Jan (Prof. Dr.-Ing. habil.); Gerlach, Gerald (Prof. Dr.-Ing. habil.)
Simulation und Charakterisierung der Nichtidealitäten mikromechanischer Drehratesensoren
Characterization and Simulation of the Nonideal Behavior of Micromechanical Angular Rate Sensors
Kurzfassung in deutsch
Die vorliegende Arbeit untersucht Nichtidealitäten mikromechanischer Drehratesensoren. Anhand von speziell entwickelten Simulationsmethoden, Testmustern und Messaufbauten werden die Nichtidealitäten umfassend charakterisiert. Schwerpunkte bei der Betrachtung bilden Fertigungstoleranzen und mechanische Nichtlinearitäten. Mit der lokalen Kantenverluststreuung und dem E-Modul von Polysilizium werden zwei fertigungsabhängige Parameter charakterisiert, die das Funktionsprinzip von Drehratesensoren wesentlich beeinflussen. Im Rahmen einer neuen Methode zur Quadraturberechnung wird der Einfluss der Fertigungstoleranzen auf das Verhalten der Sensoren bestimmt. Zur Charakterisierung der mechanischen Nichtlinearitäten wurden spezielle Drehratesensor-Testmuster entwickelt. Neu entworfene Simulationsmethoden erlauben den Einfluss der Nichtlinearität der Antriebsschwingung auf die Antriebsfrequenz und auf die Frequenz höherer Moden zu berechnen. Die Ergebnisse der nichtlinearen Simulationen wurden anhand eines speziellen Messaufbaus verifiziert.
Kurzfassung in englisch
This thesis deals with the nonideal behaviour of microelectromechanical angular rate sensors. New simulation methods, test samples and measurement setups were developed. The investigated nonidealities can be divided into two main topics: Fabrication tolerances and mechanical nonlinearities. The fabrication-dependent parameters local etch loss variation and Young's modulus of polysilicon were characterized. Both parameters strongly influence the function of angular rate sensors. By using a new quadrature calculation method, the impact of fabrication tolerances on the system behavior is determined. Angular rate sensor test samples were developed in order to characterize the mechanical nonlinearities. The nonlinear influence of the drive oscillation on the drive frequency and eigenfrequencies of higher modes can be calculated by new simulation methods. The results of the nonlinear simulations were verified by utilizing a special measurement setup.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Mikrosysteme und Medizintechnik | |
| Fakultät: | Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Mehner, Jan (Prof. Dr.-Ing. habil.) | |
| ISBN/ISSN: | 978-3862475544 | |
| Quelle: | Der Andere Verlag, 2015. - 183 S. | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | MEMS , Drehratesensor , Nichtidealität , Nichtlinearität , Fertigungstoleranzen | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | MEMS , angular rate sensor , gyroscope , nonlinearity , fabrication tolerances | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 17.07.2015 |
