Desenvolvimento de um micro-transdutor acústico capacitivo (2013)
- Authors:
- Autor USP: MENDONÇA, LUCAS GONÇALVES DIAS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: SISTEMAS MICROELETROMECÂNICOS; ELETROSTÁTICA; SENSORES ELETROMECÂNICOS
- Language: Português
- Abstract: Neste trabalho é proposto um dispositivo MEMS do tipo micro-transdutor acústico capacitivo, CMUT (sigla em inglês – Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer). Em vez de usar piezoeletricidade, o CMUT tem um array de capacitores, onde cada capacitor possui um eletrodo interior fixo, uma cavidade e o eletrodo superior composto de uma placa flexível. Quando submetida a uma tensão CC adequada, a placa se deflete se aproximando do eletrodo inferior devido à força eletrostática. Assim a placa fica tensionada podendo vibrar quando excitada por uma tensão CA. Neste caso o CMUT opera como emissor de ondas ultrassônicas. A placa também pode ser excitada por uma onda ultrassônica agindo em sua superfície. Neste caso o dispositivo opera como sensor. Uma das contribuições desse trabalho é o uso do fotorresiste SU-8 como parte da estrutura do dispositivo. Sua facilidade de processamento e suas propriedades físicas lhe conferem estabilidade e rigidez adequadas para tal fim. Foram realizadas modelagens e simulações analítica e computacional do comportamento da placa. Os resultados ajudaram a entender melhor o comportamento do dispositivo sob tensão mecânica devido a uma carga ou uma tensão CC. Também ajudaram a definir parâmetros iniciais do processo de fabricação. Foram realizados diversos testes durante o processo de fabricação de forma a encontrar o processo mais adequado à infraestrutura disponível. Nesse processo a base do dispositivo é fabricada num substrato de vidro com eletrodos inferiores de alumínio depositados por evaporação e os postes de SU-8. A placa é colada posteriormente utilizando-se fotorresiste AZ. O AZ é depositado sobre um pedaço de folha de cobre ou alumínio. As duas partes são colocadas em contato e para promover a colagem é aplicada uma pressão durante a cura. As amostras foram caracterizadas eletricamente utilizando-se um medidor RCL.Foram levantadas curvas de impedância, capacitância e ângulo de fase em função da frequência (1 kHz a 1 MHz). Além do sinal CA utilizado pelo instrumento durante a medição foi aplicado um nível CC que variou conforme as dimensões dos protótipos. Também foram levantadas curvas de impedância, capacitância e ângulo de fase em função de uma carga mecânica aplicada. Foram montados circuitos específicos capazes de polarizar o CMUT, aplicar um sinal CA para medição e proteger demais componentes e instrumentos dos aparatos de medição. O dispositivo respondeu bem a aplicação de carga mecânica, excitação por sinal CA e excitação com onda mecânica. Os resultados mostraram que o dispositivo apresenta bom potencial para ser aplicado na análise de fluidos por ultrassom.
- Imprenta:
- Data da defesa: 09.12.2013
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ABNT
MENDONÇA, Lucas Gonçalves Dias. Desenvolvimento de um micro-transdutor acústico capacitivo. 2013. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-17102014-113303/. Acesso em: 16 abr. 2024. -
APA
Mendonça, L. G. D. (2013). Desenvolvimento de um micro-transdutor acústico capacitivo (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-17102014-113303/ -
NLM
Mendonça LGD. Desenvolvimento de um micro-transdutor acústico capacitivo [Internet]. 2013 ;[citado 2024 abr. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-17102014-113303/ -
Vancouver
Mendonça LGD. Desenvolvimento de um micro-transdutor acústico capacitivo [Internet]. 2013 ;[citado 2024 abr. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-17102014-113303/
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