Séance de cours

MEMS électrostatique: DEA et entraînements à peignes

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Dans cours

MICRO-470: Scaling laws in micro & nanosystems

This class adresses scaling laws in MEMS/NEMS. The dominant physical effects and scaling effects when downsizing sensors and actuators in microsystems are discussed, across a broad range of actuation principles. ...

Description

Cette séance de cours couvre la conception et le fonctionnement des dispositifs MEMS électrostatiques, en se concentrant sur les actionneurs élastomères diélectriques (DEA) et les entraînements à peignes. Les diapositives discutent des principes derrière DEA, y compris la densité d'énergie et la tension maximale, ainsi que la combinaison de DEA avec Electro-Adhesion pour une force de maintien élevée. En outre, la séance de cours explore le concept d'actionneurs à compression électrostatique pour réduire la tension tout en maintenant le déplacement. L'utilisation des entraînements à peignes est expliquée en détail, en soulignant leurs avantages par rapport aux MEMS à plaques parallèles, tels que la sensibilité linéaire et les capacités de déplacement importantes. Des exemples d'applications MEMS, tels que des réseaux accordables et des gyroscopes MEMS, sont également présentés.

Enseignant·e·s (3)

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Niels Quack

Prof. Dr. Niels Quack received the M.Sc. degree from Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland, in 2005, and the Dr.Sc. degree from Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), Zürich, Switzerland, in 2010. From 2011 to 2015, he was Postdoctoral Researcher and Visiting Scholar with the Integrated Photonics Laboratory, Berkeley Sensor and Actuator Center, University of California, Berkeley, CA, USA. From 2014 to 2015, he was Senior MEMS Engineer with Sercalo Microtechnology, Neuchâtel, Switzerland. He is currently an SNSF Assistant Professor with Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland. He has authored and co-authored more than 50 papers in leading technical journals and conferences. His research interests include photonic micro and nanosystems, with an emphasis on diamond photonics and silicon photonic MEMS. He is Steering Committee Member of the IEEE International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN) and served as General Chair of the IEEE OMN 2018 and the Latsis Symposium 2019 on Diamond Photonics. He is a Senior Member of IEEE, Member of The Optical Society (OSA) and life member of SPIE.

Source officielle

Concepts associés (14)

Microsystème électromécanique

vignette|Un accéléromètre MEMS. vignette|Un capteur de pression MEMS (sur une pièce qui donne l'échelle). Un microsystème électromécanique est un microsystème fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs. Il comprend un ou plusieurs éléments mécaniques et utilise l’électricité comme source d’énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur ou d’actionneur, avec au moins une structure présentant des dimensions micrométriques ; la fonction du système étant en partie assurée par la forme de cette structure.

Vibrating structure gyroscope

A vibrating structure gyroscope, defined by the IEEE as a Coriolis vibratory gyroscope (CVG), is a gyroscope that uses a vibrating structure to determine the rate of rotation. A vibrating structure gyroscope functions much like the halteres of flies (insects in the order Diptera). The underlying physical principle is that a vibrating object tends to continue vibrating in the same plane even if its support rotates. The Coriolis effect causes the object to exert a force on its support, and by measuring this force the rate of rotation can be determined.

Gyroscope

Un gyroscope (du grec « qui observe la rotation ») est un appareil constitué d'un disque dont l'axe de rotation est libre de prendre toutes les orientations possibles grâce à un système de cardans. Cet appareil exploite le principe de la conservation du moment cinétique en physique (ou encore stabilité gyroscopique ou effet gyroscopique). Cette loi fondamentale de la mécanique veut qu'en l'absence de couple appliqué à un solide en rotation autour d'un de ses axes principaux, celui-ci conserve son axe de rotation invariable.

Actionneur

Dans une machine, un actionneur est un objet qui transforme l’énergie qui lui est fournie en un phénomène physique qui fournit un travail, modifie le comportement ou l’état d'un système. Dans les définitions de l’automatisme, l’actionneur appartient à la partie opérative d'un système automatisé. On peut classer les actionneurs suivant différents critères : énergie utilisée ; phénomène physique utilisable ; principe mis en œuvre. vignette|Deux actionneurs pneumatiques à crémaillère (Automax, à gauche et en haut), contrôlant chacun une vanne.

Attitude and Heading Reference System

Un AHRS (Attitude and Heading Reference System) est un ensemble de capteurs sur 3 axes permettant de définir la position angulaire d'un avion dans l'espace grâce aux accélérations et aux champs magnétiques qu'ils subissent. Ce système vient en remplacement des systèmes traditionnels à base de gyroscopes. . Il est constitué par un ensemble de MEMS (gyromètres, accéléromètres, magnétomètres). Ce sont des dispositifs utilisant des vibrations dont les variations permettent de mesurer des changements de direction.

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Séances de cours associées (25)

Électrostatique dans MEMS: Élargissement des lois et des applications

Explore les lois d'échelle et les applications de l'électrostatique dans MEMS, couvrant des sujets tels que les condensateurs de plaques parallèles, les actionneurs à fermeture éclair et les gyroscopes MEMS.

Systèmes micro-électro-mécaniques

Couvre l'introduction aux systèmes micro-électromécaniques (MEMS), y compris les principes de fonctionnement, les éléments, les lois d'échelle, le choix du silicium, les capteurs et les actionneurs.

Micro/Nanomechanical Devices: Mise à l'échelle des lois et des applications de MEMS

Couvre les lois de mise à l'échelle dans les dispositifs micro / nanomécaniques et explore diverses applications MEMS.

MEMS: Introduction avancée

Couvre des sujets avancés dans la technologie MEMS, y compris la conception, l'emballage, les catégories d'appareils, la perspective historique, les tendances du marché et le rôle des startups.

Technologie de capteur de faible puissance pour IoT et Wearables

Couvre la technologie des capteurs de faible puissance pour l'IoT et les wearables, en se concentrant sur les capteurs d'activité basés sur les MEMS et les biosignaux.

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Vibrating structure gyroscope

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