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Séance de cours

Électrostatique dans MEMS: Élargissement des lois et des applications

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 les lois d'échelle et les applications de l'électrostatique dans les systèmes microélectromécaniques (MEMS). Les sujets abordés comprennent les condensateurs à plaques parallèles, les actionneurs, les actionneurs à fermeture éclair, les entraînements à peigne, la détection de la capacité, les fluctuations de tension et la détection de capacité dans MEMS. La séance de cours examine également les défis et les solutions dans la conception des appareils électrostatiques, tels que les phénomènes de traction, les constantes de ressort efficaces, et l'influence des champs électriques. Différents exemples d'actionneurs électrostatiques, tels que les microrelais, les grilles thonières et les gyroscopes MEMS, sont présentés pour illustrer les applications pratiques de l'électrostatique dans la technologie MEMS.

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Enseignant·e·s (3)

Herbert Shea

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 (32)

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.

Décharge électrostatique

La décharge électrostatique (DES) (en anglais, ESD pour electrostatic discharge) est un passage de courant électrique entre deux objets possédant des potentiels électriques différents sur un temps extrêmement court. Le terme est souvent utilisé en électronique et dans l'industrie lorsque l'on veut décrire des courants fugaces non-désirés pouvant endommager l'équipement électronique. Une décharge électrostatique est un problème grave dans l'électronique des solides, tels que les circuits intégrés.

Capacitive sensing

In electrical engineering, capacitive sensing (sometimes capacitance sensing) is a technology, based on capacitive coupling, that can detect and measure anything that is conductive or has a dielectric constant different from air. Many types of sensors use capacitive sensing, including sensors to detect and measure proximity, pressure, position and displacement, force, humidity, fluid level, and acceleration. Human interface devices based on capacitive sensing, such as touchpads, can replace the computer mouse.

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.

Électrostatique

vignette|Billes de polystyrène collées sur la fourrure d'un chat par l'électricité statique. framed|Morceaux de papier attirés par un CD chargé d'électricité statique. vignette|Foudre engendrant un éclair lumineux au-dessus d'Oradea en Roumanie. Lélectrostatique est la branche de la physique qui étudie les phénomènes créés par des charges électriques statiques pour l'observateur. Les lois obtenues peuvent se généraliser à des systèmes variables (quasi-électrostatique) pourvu que la distribution des charges puisse être considérée comme en équilibre à chaque instant.

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Séances de cours associées (34)

Transduction électrostatique: Condensateurs et transducteurs

Couvre les phénomènes physiques de transduction électrostatique, y compris l'accumulation de charge, la capacité et la force électrostatique, avec des exemples pratiques de capteurs et d'actionneurs.

Activateurs doux: Zipping électrostatique et HAXELS

Explore les servomoteurs souples à commande électrique pour la robotique et les haptiques, en mettant l'accent sur les principes d'actionnement électrostatique et le développement des servomoteurs souples à l'aide de divers matériaux.

Comsol: Condensateur de plaque parallèle

Se concentre sur la modélisation d'un condensateur de plaque parallèle utilisant Comsol, en mettant l'accent sur des idées de projet claires et la collaboration de groupe.

Diélectriques et condensateurs

Explore les diélectriques, les condensateurs, l'énergie électrique, la force et la résistivité dans les matériaux.

Électrostatique: Bases et applications

Introduit les bases de l'électrostatique, couvrant la loi de Coulomb, les champs électriques, la capacité, les diélectriques, et plus encore.

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