Einsatz von ANSYS beim Entwurf von Sensoren in der Mikrosystemtechnik
Abstract
Es werden Probleme und Ergebnisse beim Einsatz des Programms ANSYS bei der Entwicklung von Sensoren in der Mikrosystemtechnik diskutiert. Betrachtet werden ein Sensor zur Bestimmung von Druckdifferenzen, ein mechanischer Sensor zur Analyse von Schwingungsspektren und ein Thermopile zur Detektion von Infrarotstrahlung. Der Drucksensor nutzt den piezoresistiven Effekt infolge der Änderung des elastischen Spannungszustandes auf einer Membranoberfläche. Mittels ANSYS wird unter Ausnutzung vorhandener Symmetrieeigenschaften der Spannungs-Dehnungszustand der Membran berechnet und ausgewertet. Die Thermopile-Anordnung wird als zweidimensionales Problem formuliert. Durch die Einführung effektiver Materialparameter kann der Rechenaufwand erheblich reduziert werden. Der Schwingungssensor basiert auf der Änderung der Gatekapazität einer MOSFETs. Für ein schwingendes Transistor-Gate werden Schwingungsmoden und -formen berechnet. Die Resultate werden mit analytischen Ergebnissen verglichen.
