Analysis and Improvement of Thermal Properties for CMOS-MEMS Thermopile
CMOS-MEMS Termopilin Termal Özelliklerinin Analizi ve İyileştirilmesi
- Tez No: 950052
- Danışmanlar: PROF. DR. CHIH-HSIUNG SHEN (沈志雄)
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: ANSYS, CMOS, COMSOL multifizik, Isı iletimi, MEMS, Mikroelektromekanik sistemler, Termal analiz, Termopil, Çip, ANSYS, CMOS, COMSOL multiphysics, Heat conduction, MEMS, Microelectromechanical systems, Thermal analysis, Thermopile, Chip
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Natıonal Changhua Unıversıty Of Educatıon
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırma, termopil performansı üzerindeki katı ısı iletimi etkisini incelemekte ve iki önemli sorunu ele almaktadır. Bunlardan ilki, ısı iletim kayıplarını en aza indirmek amacıyla destek yapısı için bir ısıl direnç modeli oluşturulmasıdır. İkincisi ise, destek yapısı içindeki termoçift sayısının azaltılması yoluyla genel performansın artırılmasıdır. Bu hedeflere ulaşmak amacıyla, TSMC 0.35 μm Mixed Signal, 2P4M üretim süreci kullanılarak mikroçip tabanlı bir MEMS tasarlanmıştır. Bu tasarım, yenilikçi bir ısıl direnç yapısı içermektedir. Araştırma, simülasyon ve deneysel yaklaşımların birlikte kullanılmasını içermektedir. Üretilen cihazlar, simülasyon ve deneylerden elde edilen sonuçları kalibre etmek ve doğrulamak amacıyla test edilmiştir. Çalışma sonuçları, ısıl direnç yapısının entegre edilmesinin sıcaklık çıkışını %13 oranında artırırken sinyal-gürültü oranını değiştirmediğini göstermektedir. Destek yapısı içindeki termoçift sayısının azaltılması da sinyal kalitesini iyileştirmektedir. Bu çalışma, MEMS termopillerin güvenilirliğini ve hassasiyetini artırmak için ısıl direnç yapıların potansiyelini vurgulamakta; çevresel izleme ve tıbbi teşhis gibi yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda kullanımına katkı sağlamaktadır. Bu çalışmanın başlıca katkıları; CMOS-MEMS termopillerde yenilikçi bir ısıl direnç yapısının tasarımı ve üretimi, termoçift yerleşimlerinin simülasyon tabanlı optimizasyonu ve hassasiyet ile SNR performansındaki iyileşmelerin deneysel olarak doğrulanmasıdır. Simülasyon sonuçları, deneysel ölçümlerle karşılaştırılmış ve önerilen tasarım yaklaşımının geçerliliği ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
This research explores the effect of solid heat conduction on thermopile performance and addresses two important issues which the first one is establishment of a thermal resistance model for the support structure in order to minimize thermal conduction losses and the second one is reduction of the number of thermocouples within the support structure to enhance overall performance. To achieve these goals, a microchip-based MEMS was developed with TSMC 0.35 μm Mixed Signal, process 2P4M. This design featured a novel thermal resistance structure. The research combined simulation and experimental approaches Experimental validation: The devices constructed were tested to calibrate and confirm the results that were obtained from the simulation and experiments. The study results show that incorporating a thermal resistance structure enhances temperature output by 13% while keeping signal to noise ratio unchanged. Reducing, numbers of thermocouples in support structure also improves signal quality. This work brings into focus the potential of thermal resistance structures to improve the reliability and precision of MEMS thermopiles to facilitate their broader application in extremely accurate applications, for instance, environmental sensing and medical diagnostics. The main contributions of this work include the design and fabrication of a novel thermal resistance structure in CMOS-MEMS thermopiles, simulation-based optimization of thermocouple arrangements, and the experimental validation of performance improvements in sensitivity and SNR. Simulation results were compared with experimental measurements, showing a close match and validating the proposed design approach.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Izgara ve altlık üstünde barındırılan ile de france X kıvırcık (Fl) ve merinos kuzularının entansif besideki performansları
Başlık çevirisi yok
ÜMRAN ŞAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Veteriner HekimliğiUludağ ÜniversitesiZootekni Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN TUNCEL