Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Schröter, Bernd
Dötzel, Wolfram (Prof. Dr.-Ing. ) ; Hoffmann, Martin (Prof. Dr.-Ing. habil.) ; Nagel, Thomas (Dr.-Ing. ) (Gutachter)
Entwurf und Charakterisierung eines mikromechanischen Schrittschaltwerkes mit elektrostatischem Antrieb
Design and Characterization of a Novel Microactuator Based on the Working Principle of a Step-by-Step Switchgear
Kurzfassung in deutsch
In der vorliegenden Arbeit wird der Nachweis erbracht, dass ein miniaturisiertes Schrittschaltwerk aus einkristallinem Silizium mittels verfügbarer Mikrotechnologien realisierbar ist. Dazu wird die aus der Feinwerktechnik bekannte mechanische Anordnung so angepasst, dass sie mit den Möglichkeiten der gewählten Technologien herstellbar wird. Eine Besonderheit ist die Verwendung flexibler Gelenke. Dadurch entfallen Montage und Justage, die Struktur ist monolithisch. Auch der Werkstoff und das Aktuationsprinzip unterscheiden sich von denen herkömmlicher Schrittschaltwerke. Wegen seiner ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften wird einkristallines Silizium ausgewählt. Bei den Antrieben kommt das elektrostatische Wirkprinzip zur Anwendung. Nach einer Einführung in das Themengebiet werden Entwurf und Herstellung des Schrittschaltwerkes behandelt. Die Beschreibung der messtechnischen Charakterisierung und ihrer Ergebnisse schließt sich an. Ein Ausblick auf mögliche Applikationen bildet den Abschluss der Arbeit.
Kurzfassung in englisch
Switchgears are to be found in many classical applications, e.g. mechanical clockworks, film projectors or typewriters. They are able to start up predefined positions and hold them subsequently. A microstructure has been developed that works alike. There is plenty of examples where scaling down established operational principles has led to successful micromechanical applications. Various sensors like accelerometers, pressure gauges, gyroscopes or vibration sensors have been realised. Actuation principles are subject to miniaturisation, as well. Micromirrors for laser scanning devices or mirror arrays for highly sophisticated optical applications have been previously demonstrated. The micromechanical switchgear described in this paper makes use of single crystal silicon, the most important material in semiconductor technology, as structural material. Due to the development of microelectronics, hyperpure silicon of crystalline perfection is available and can in many ways be structured by etching techniques. In addition to its excellent electrical properties, this material has very good mechanical properties. Single-crystal silicon has a comparatively high strength. In a wide range it exhibits linearly elastic behaviour and does hardly exhibit hysteresis and fatigue effects, which enables the manufacture of springs with very well reproducible force-displacement characteristics. The elastic constants exhibit a relatively low temperature dependence. Compared to other materials, silicon has a low thermal expansion, is corrosion-resistant and can also be used at high temperatures. No ageing of any kind is observed.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Mikrosysteme und Medizintechnik | |
| Fakultät: | Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Dötzel, Wolfram (Prof. Dr.-Ing.) | |
| URL/URN: | http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2008/0095 | |
| Quelle: | 2008. - 120 S. | |
| SWD-Schlagwörter: | Mikromechanik , Mikrosystemtechnik | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Elektrostatische Kammantriebe , Schrittschaltwerk , Silizium–Mikromechanik , Miniaturisierung , Reibung , Verschleiß , flexible Gelenke , monolithische Struktur | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | Single-crystal silicon Microactuator , Step-by-Step Switchgear | |
| DDC-Sachgruppe: | Ingenieurwissenschaften | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 27.06.2008 |
