Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Elektronika, Fizika, Anyagtudomány, Mikroelektronika és Technológia

A tantárgy célja megismertetni a hallgatókkal a villamos és optikai jeleket szolgáltató érzékelők, valamint a villamos jelekkel működtetett beavatkozók, kijelzők és megjelenítők főbb típusait, működésük alapelveit és alkalmazási lehetőségeit.

Az érzékelők fogalma, felosztása, jellemzői, intelligens és integrált érzékelők, újszerű követelmények. Speciális anyagtípusok és technológiák (a szilícium anizotróp maratása, a felületi mikromegmunkálás, szervetlen és polimer rétegek leválasztása). Eszközstruktúrák az érzékelőkben: impedancia szerkezetek, félvezető eszközök, elektrokémiai cellák, kalorimetrikus, rezonátor és száloptikai típusok. Az érzékelők működésének alapját adó fizikai és kémiai effektusok. A hőmérséklet hatásai: termorezisztív és termoelektromos, piroelektromos effektus. Hőmérsékletérzékelők: termisztorok, ellenálláshőmérők, Si alapú hőmérsékletérzékelők, termoelemek. A mechanikai feszültség és deformáció hatásai: piezoelektromos, piezorezisztív effektus, kapacitásváltozás, elektretek alkalmazása. Hagyományos mechanikai érzékelő típusok: elmozdulás, deformáció, erő-, nyomás- és gyorsulásérzékelők. Szilícium alapú erő-, nyomás- és gyorsulásérzékelők, a hőfokkompenzálás kérdései. Sugárzások hatásai: termikus és kvantum effektusok. Sugárzásérzékelők: termikus típusok és foton-detektorok. A mágneses tér hatásai: töltéseltérítés Hall-effektus, magnetorezisztív effektus, hatás a szupravezetésre. A kémiai jelátalakítás molekuláris kölcsönhatásai: adszorpció, abszorpció, ionkicserélődés, a kémiai optikai jelátalakítás lehetőségei, biokatalitikus folyamatok. Félvezető oxid alapú vékony- és vastagréteg gázérzékelők, a működés alapjai, jellemzők. Szilícium alapú kémiai érzékelő eszközök: gázérzékelő és ion-érzékelő FET-ek. A szelektív kémiai érzékelés problematikája, lehetséges megoldásai. Érzékelők speciális alkalmazásokban: érzékelők a gépjármű elektronikában, érzékelők orvosbiológiai alkalmazásai, a bioérzékelők működésének alapjai. Polimer rétegek alkalmazása az érzékelőkben. Érzékelők alkalmazása az ipari folyamatszabályozásban, biztonság-technikában. A beavatkozók (aktuátorok) felosztása, működése. Piezoelektromos beavatkozók, mozgatók. Szervomotorok, léptetőmotorok. Magnetosztrikciós aktuátorok, A mikromechanika alapjai elektrosztatikus mikromotorok, szilícium alapú mikroaktuátorok, szelepek, optikai eltérítők, összetett beavatkozó rendszerek. Mikro-elektromachanikai rendszerek (MEMS). Fotometriai alapfogalmak, az emberi látás. A kijelzők karaktertípusai, láthatósága, a kijelzők és képmegjelenítők típusai. A passzív kijelzők típusai, elektromechanikus, elektrokrom és termokrom kijelzők. Folyadékkristályos kijelzők: az anyagok jellemzői, folyadékegykristály rétegek, kijelzési módok, a kijelzők felépítése. Színes, valamint ferroelektromos folyadékkristályos kijelzők. Az aktív kijelzők típusai: izzószálas, LED-es, plazma, vákuumfluoreszcens és elektrolumineszcens kijelzők. A képmegjelenítők típusai, monitorcsövek, kivetítőcsövek, háromdimenziós megjelenítés. Lapos képmegjelenítő eszközök

(előadás, gyakorlat, laboratórium):

Előadás demonstrációkkal.

Bármelyik sikertelen zárthelyi pótlása az utolsó tanulmányi héten, órarendi időpontban.

A vizsga időpontok előtti napon.

A tantárgyhoz írott jegyzetek:

SensEdu internetes előadásanyag: http://www.ett.bme.hu/sensedu/ 

Hahn E., Harsányi G., Lepsényi I. és Mizsei J. (szerk: Harsányi, G.): Érzékelők és beavatkozók, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, 1999. (55048)

Bojta P., Harsányi G. és Králik D. (szerk: Harsányi G.): Kijelzők és képmegjelenítők, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, 1999. (55049)

Harsányi G., Bojta P., Gordon P., Lepsényi I., Ballun G.: SensEdu – an Internet-Based Short Course in Sensorics, http://www.ett.bme.hu/

További szakirodalom:

Harsányi G.: Érzékelők az orvosbiológiában, BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar, Orvosbiológiai Mérnökképzés, OBMK, 1998.

Harsányi, G.: Polymer Films in Sensor Applications, Technomic Publishing Co., Lancaster (USA), Basel, 1995.

Harsányi, G.: Sensors in Biomedical Applications, Technomic Publishing Co., Lancaster (USA) Basel, (Switzerland), 2000.

S. Middelhoek: Silicon sensors, Academic Press, 1989.

W. Göpel: Sensors, VCH,1993.

M. Prudenziati: Thick Film Sensors, Elsevier, 1994.

Szentiday K., Dávid L., Kovács A., Bársony I.: Mikroelektronikai Érzékelők, MK, 1993. Bp.

Kis-Halas Endre; Mészáros Sándor; Szentiday Klára: Optoelektronikai kijelzők és megjelenítők, Műszaki Könyvkiadó, 1984. Bp.

Králik Dénes: Elektronikus készülékek csatlakozó, kapcsoló és kijelző elemei, Mérnök Továbbképző Intézet, Jegyzet, 1983. Bp.

(a tantárgyhoz tartozó tanulmányi idő körülbelüli felosztása a tanórák, továbbá a házi feladatok és a zárthelyik között (a felkészülésre, ill. a kidolgozásra átlagosan fordítandó/elvárható idők félévi munkaórában, kredit x 30 óra, pl. 5 kredit esetén 150 óra)):