دانلود پایان نامه های دانشگاه ها

دانشگاه ارومیه

دانشکده فنی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

گروه مهندسی برق

پژوهشکده میکروالکترونیک

طراحی و شبیه سازی یک سلف حلزونی قابل تنظیم جدید با تکنولوژی MEMS

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

در این پایان نامه طراحی، شبیه سازی و پروسه ساخت یک سلف حلزونی قابل تنظیم با استفاده از تکنولوژی MEMS مورد بررسی قرار گرفته است. این سلف حلزونی قابل تنظیم، به منظور استفاده در مدارات RF مانند: نوسان سازهای کنترل شده با ولتاژ (VCO)، شبکه های تطبیق، تقویت کننده ها و… طراحی شده است. در این طراحی به منظور قابل تنظیم کردن مقدار اندوکتانس سلف، از روش الکترو استاتیک و از حرکت یک بازوی پیش آمده بالای سلف و تغییر مقدار شار مغناطیسی عبوری از آن استفاده شده است. مقدار اندوکتانس این سلف از 1/581nH به 0/681nH تغییر میکند . به این ترتیب قابلیت تنظیم مقدار اندوکتانس سلف درحدود 40/93 درصد بدست می آید. مقدار ماکزیمم ضریب کیفیت سلف مورد نظر در فرکانس 12/5GHz حدود 12/33 و مقدار فرکانس رزونانس آن حدود 19/5GHz با شبیه سازی بدست آمد. شبیه سازی ها در این طراحی با استفاده از نرم افزارهای  INTELLISUITE7/2, HFSS11, MATLAB7 انجام شد.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه ای بر MEMS، کاربردها و مزایای آن

MEMS یا میکرو الکترو مکانیکال سیستم در سال 1970 در ایالات متحده بنیانگذاری شده است، به طوری که در همان زمان و در اروپا این تکنولوژی را به نام MST یا تکنولوژی میکروسیستم میشناختند.

MEMS یک سیستم با ابعاد میکرو میباشد که بصورت دسته ای (مجتمع) ساخته میشوند و از میکروساختارها، میکروسنسورها، میکروالکترونیک ها و میکرو راه اندازها تشکیل شده است (شکل 1-1).

اخیراً تکنولوژی MEMS پیشرفت قابل توجهی را در ساخت و تست وسایل جدید کسب کرده است و تکنولوژی های نو و کاربردهای جدیدی به واسطه آن بوجود آمده است.

ویژگی هایی مانند وزن کم، اندازه کوچک، مصرف انرژی پایین و پایداری و مقاومت وسایل ساخته شده با این تکنولوژی روز به روز بر جذابیت و رشد این صنعت می افزاید. وسایل MEMS ی بیشماری وجود دارد که در عرصه های مختلفی از علم و مهندسی به طور موفقیت آمیزی استفاده شده است. به عنوان مثال میتوان از کاربردهای وسایل MEMS در چاپگرهای سریع، میکروپمپ ها، آنتن های نمایشگر تصویر و شتاب سنج های کیسه هوا نام برد که جایگزین وسایل مرسوم شده و در نتیجه باعث کاهش در هزینه ها شده اند.

در حال حاضر وسایل MEMS توسعه زیادی را در پهنه وسیعی از زندگی داشته اند، که از آن جمله میتوان به کاربردهای دارویی، وسایل کمکی در دیدن و شنیدن، سیستم های اندازه گیری و پاشش مقدار معینی از دارو و شبیه سازی عصبی را نام برد.

بازار وسایل MEMS بر پایه سیلیکون در سال 2005 به مقدار 5/1 میلیارد دلار رسید. روند صعودی بازار وسایل MEMS تا سال 2010 در شکل 2-1 پیش بینی شده است. این در حالی است که بازار وسایل دیگر MEMS که بر پایه پلیمرها میباشد و بیشتر معطوف به مشتقات دارویی است در اینجا نشان داده نشده است. بر طبق این پیش بینی توقع داریم که این بازار در سال 2010 به میزان 9/7 میلیارد دلار برسد. یعنی نرخ رشد 15% می باشد.

2-1- مقدمه ای بر RF MEMS

همانطور که در بخش 1-1 ذکر شد MEMS از سال های 1970 برای ایجاد سنسورهای فشار، دما، شتابسنج و ابزارهایی از این قبیل ایجاد شد. همچنین سوئیچ های MEMS برای کاربردهای فرکانس پایین در نزدیکی سالهای 1980 بوجود آمد. این سوئیچ ها برای رسیدن به یک اتصال کوتاه یا یک اتصال باز در یک خط انتقال یک جابجایی مکانیکی را انجام میدهند. اما در سالهای 1990 – 1991، تحت حمایت DARPA، دکتر لاری لارسون در آزمایشگاه تحقیق هیوز مالیبو، کالیفورنیا، نخستین سوئیچ MEMS (ورکتور) را، که بویژه برای کاربردهای مایکروویو طراحی شده بود، ایجاد کرد.

نتایج ابتدایی لارسون بسیار مهم بودند بهطوری که توجه چند گروه را در دولت ایالات متحده تحریک کرد و تا سال 1995 مرکز علمی راکول و تکساز ایناسترومنت هر دو یک سوئیچ RF MEMS ایجاد کردند. سوئیچ راکول یک نوع کانتکت متال به متال و مناسب برای کاربردهای DC-60GHz بود، در حالی که سوئیچ تکساز یک سوئیچ کانتکت خازنی بود که برای فرکانس های 10-120GHz مناسب بود. بحث بعدی تاریخچه این سیستم تا سال 1998، به دانشگاه میشیگان، دانشگاه کالیفورنیا، برکلی، دانشگاه شمال شرقی، آزمایشگاه لینکلن MIT، دانشگاه کلمبیا، شرکت آنالوگ دیوایس و چند شرکت معروف دیگر مربوط می شود که به طور فعال ابزار RF MEMS را دنبال می کردند.

RF MEMS در 10 سال گذشته در نتیجه مصارف بازرگانی و نظامی یک رشد متحیرکننده را تجربه کرده است. دلیل این امر این است که پیشرفت های عظیمی در ابزارهای GaAs HEMT (ترازیستورهای با موبیلیتی الکترون بالا) وجود داشته در حالی که در ترانزیستورهای با تکنولوژی CMOS پیشرفت های نامحسوسی در سوئیچ های نیمه هادی از سال 1985 تا 2000 وجود داشت. در سالهای 1980، فرکانس قطع ترانزیستورهای CMOS حدود 500MHz بود و اخیراً حدود 100MHz است. در حالی که در سال های 1980، فرکانس قطع ابزار GaAs HEMT، حدود 10-20GHz بود و حالا بالای 800GHz است. البته فرکانس قطع دیودهای GaAs و Inp p-i-n از 500GHz در سال 1985 به تنها 2000GHz در سال 2001 رسید. به طور واضح یک تکنولوژی جدید نیاز بود تا فرکانس قطع سوئیچها را برای کاربردهای کم تلفات به فرکانسهای بالاتر ببرد و این بوسیله RF MEMS به دست می آید.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.