1. UKM Learning and Research Repository
2. Master Thesis / Tesis Master
3. Institute of Microengineering and Nanoelectronics / Institut Kejuruteraan Mikro dan Nanoelektronik (IMEN)

Title:	Reka bentuk dan simulasi mikrofon kapasitif MEMS menggunakan membran beralun dengan bahan terbenam
Authors:	Rahmat Zaki Auliya HM (UKM) (P81303)
Supervisor:	Burhanuddin Yeop Majlis, Prof. Dato' Dr.
Keywords:	Universiti Kebangsaan Malaysia -- Dissertations Dissertations, Academic -- Malaysia Microphone Microelectromechanical systems
Issue Date:	12-Dec-2019
Description:	Mikrofon MEMS kapasitif ialah sebuah pengesan tekanan yang mengubah tekanan bunyi menjadi isyarat elektrik dengan mengukur nilai kapasitans di antara dua elektrod. Salah satu daripada elektrod ialah membran yang dapat bergetar apabila tekanan bunyi menyentuh permukaannya dan mengubah jarak di antara dua elektrod dan juga nilai kapasitansnya. Kepekaan daripada mikrofon kapasitif MEMS dapat ditingkatkan dengan menggunakan voltan yang lebih tinggi ataupun mengatur parameter mekanik daripada membran. Oleh sebab peranti MEMS selalu memerlukan masukan tenaga yang lebih kecil, maka sebuah pengoptimuman pada parameter mekanik membran menjadi penyelidikan utama pada mikrofon kapasitif MEMS. Apabila dimensi geometri membran tidak diubah, maka dengan membuat membran beralun atau menggunakan bahan kurang tegar sebagai membran akan meningkatkan kepekaan mikrofon kapasitif MEMS. Walaubagaimanapun, pendekatan ini akan mengurangkan nilai resonans frekuensi daripada mikrofon, sehingga mikrofon tidak dapat mengesan bunyi pada frekuensi yang lebih tinggi. Oleh itu, kerja ini bertujuan meningkatkan resonans frekuensi mikrofon menggunakan membran beralun dengan membenamkan bahan kedua ke dalam kawasan alun daripada membran tanpa menjejaskan terlalu banyak kepekaan mikrofon. Membran dengan bahan terbenam akan menciptakan sifat baharu pada membran iaitu nilai modulus Young, ketumpatan dan nisbah poisson dengan nilai pertengahan di antara kedua-dua sifat bahan. Penyelidikan ini dikerjakan menggunakan kaedah unsur terhingga menggunakan perisian COMSOL Multiphysics yang mensimulasikan ciri sebenar daripada mikrofon kapasitif MEMS. Kajian bermula dengan menganalisis beberapa faktor penting yang mempengaruhi kepekaan dan resonans frekuensi daripada mikrofon menggunakan membran silikon seperti geometri mikrofon dan lubang-lubang akustik di plat belakang. Seterusnya, sebuah membran silikon dengan empat cincin alun direka bentuk dan disimulasikan dengan voltan bias 40 V, sehingga ditemukan bahawa kepekaan meningkat daripada -76 dB menjadi -61 dB manakala resonans frekuensi berkurang daripada 63 kHz menjadi 26 kHz. Dengan penambahan bahan kedua ke dalam kawasan alun, resonans frekuensi daripada mikrofon dapat meningkat secara signifikan. Silikon karbida dan tungsten dipilih sebagai bahan terbenam disebabkan nilai sifatnya yang tinggi iaitu modulus Young yang tinggi untuk silikon karbida dan ketumpatan yang tinggi untuk tungsten. Hasil menunjukkan bahawa resonans frekuensi mikrofon menggunakan membran silikon beralun dengan bahan terbenam silikon karbida meningkat hingga ke 70 kHz dibandingkan membran satah silikon yang memiliki resonans frekuensi hanya 63 kHz, manakala nilai kepekaannya sedikit turun menjadi -79 dB daripada -76 dB. Seterusnya, nilai resonans frekuensi mikrofon menggunakan membran beralun dapat ditingkatkan dengan menambahkan bahan terbenam silikon karbida atau tungsten daripada 26 kHz menjadi 70 kHz untuk silikon karbida dan 41 kHz untuk Tungsten. Tambahan pula, pelbagai kajian simulasi mikrofon dilakukan untuk mendapatkan reka bentuk optimum dengan kepekaan lebih besar daripada -70 dB dan frekuensi resonans lebih besar daripada 40 kHz. Kesimpulannya, reka bentuk mikrofon optimum daripada mikrofon ialah membran yang bulat, jumlah alun empat cincin, lebar dan kedalaman alun 130... dan 15.., bahan terbenam ialah silikon karbida dengan ketinggian empat.... Pada masa hadapan, dengan menggunakan bahan terbenam ke dalam membran beralun dapat menjadi sebuah jalan untuk mengesan bunyi ultrasonik.,Sarjana Sains
Pages:	82
Call Number:	TK6478.R334 2019 3 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Institute of Microengineering and Nanoelectronics / Institut Kejuruteraan Mikro dan Nanoelektronik (IMEN)

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.