Die Architektur von Mobilfunk-Front-Ends kann durch den Einsatz frequenzverstimmbarer Filter bzw. Schalter stark vereinfacht werden. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Resonatorsystem zu entwickeln, das auf einer kontaktlosen Signalübertragung basiert. Die Schalterfunktion soll durch mechanische Modulation erreicht werden und es soll eine Frequenzverstimmbarkeit während des Betriebs gegeben sein. Zwei sich gegenüberstehende Mehrschicht-Mikrobiegebalken, aus Aluminiumnitrid und nanokristallinem Diamant, die nur durch einen Spalt im Nanometer-Bereich voneinander getrennt sind bilden das Resonatorsystem.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das elektromechanische Verhalten zweier neu entwickelten, auf Natrium-Bismut-Titanat basierenden bleifreier Ferroelektrika sowie daraus bestehenden Zweilagenkompositen wird durch Experimente und numerische Simulationen untersucht. Für die Finite-Elemente-Methode wird hierzu ein dreidimensionales, vollständig elektromechanisch gekoppeltes Materialmodell entwickelt. An Hand einer Parameterstudie werden die elektromechanischen Kopplungseigenschaften der Zweilagenkomposite optimiert. The electromechanical behavior of two new sodium bismuth titanate based lead-free ferroelectric materials as well as bilayer composites are investigated in experiments and numerical simulations. For the Finite-Element-Method, a fully coupled, three dimensional ferroelectric constitutive model is developed. In a parameter study, the electromechanical coupling of bilayer composite is optimized.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Die Antifouling-Wirkung von Membranen gilt als vielversprechend, um Verschmutzungen zuvorzukommen und die Filtrationsleistung zu steigern. Hierzu wird die Eignung einer elektrogesponnenen Membran aus dem Piezoelektrischen Copolymer P(VDF-TrFE) evaluiert. Maßgeblich für die piezoelektrische Phasenbildung während der Membranherstellung ist der Einfluss von Lösemitteln und -gemischen. Deren Auswirkungen auf die piezoelektrische Phasenbildung werden durch die Untersuchung der Löslichkeitsparameter des Copolymers gezielt analysiert. Zur Bestimmung der Membran-Resonanzfrequenz werden Vibrometermessungen genutzt. Diese Frequenz ist ausschlaggebend zur Optimierung der piezoelektrischen Anregung und damit für die Antifouling-Wirkung. Die Überprüfung von leistungsteigernden Filtrationsmaßnahmen erfolgt in einem zur piezoelektrischen Anregung konstruierten Dead-End-Filtrationssystem durch Filtrationsversuche mit und ohne angelegte Wechselspannung.
Aktualisiert: 2023-02-23
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Die Antifouling-Wirkung von Membranen gilt als vielversprechend, um Verschmutzungen zuvorzukommen und die Filtrationsleistung zu steigern. Hierzu wird die Eignung einer elektrogesponnenen Membran aus dem Piezoelektrischen Copolymer P(VDF-TrFE) evaluiert. Maßgeblich für die piezoelektrische Phasenbildung während der Membranherstellung ist der Einfluss von Lösemitteln und -gemischen. Deren Auswirkungen auf die piezoelektrische Phasenbildung werden durch die Untersuchung der Löslichkeitsparameter des Copolymers gezielt analysiert. Zur Bestimmung der Membran-Resonanzfrequenz werden Vibrometermessungen genutzt. Diese Frequenz ist ausschlaggebend zur Optimierung der piezoelektrischen Anregung und damit für die Antifouling-Wirkung. Die Überprüfung von leistungsteigernden Filtrationsmaßnahmen erfolgt in einem zur piezoelektrischen Anregung konstruierten Dead-End-Filtrationssystem durch Filtrationsversuche mit und ohne angelegte Wechselspannung.
Aktualisiert: 2023-02-23
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Aktualisiert: 2022-12-30
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Piezoelektrische Sensoren und Aktoren werden zunehmend in leichtmetall- und faserverbundbasierten Verbunden eingesetzt. Zur Designoptimierung von solchen funktionsintegrierten Werkstoffverbundstrukturen kommen häufig numerische Simulationen zum Einsatz, die mit Herausforderungen, wie einer hohen Komplexität und fehlenden oder ungenauen Materialdaten, verbunden sind.
In der vorliegenden Arbeit werden simulationsbasierte Verfahren vorgestellt, die eine Optimierung von Werkstoffparametern durch eine Minimierung der Abweichung zwischen Simulationsergebnissen und Messdaten darstellen.
Diese erlauben eine Charakterisierung richtungsabhängiger und viskoelastischer Materialeigenschaften sowie die Identifikation piezoelektrischer Werkstoffparameter. Zudem wird die simulationsbasierte Homogenisierung komplexer piezoelektrischer Wandler unter der Verwendung vereinfachter Modelle und effektiver Materialparameter eingeführt.
Abschließend werden geeignete experimentelle Verifikationsbeispiele betrachtet.
Aktualisiert: 2021-12-30
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BAW-Resonatoren erfüllen die kritischen Anforderungen, die für die mobile Kommunikation nötig sind und bieten hochselektive Filteranwendungen. Dennoch stellen Frequenzbänder mit großer Bandbreite eine Herausforderung für die moderne BAW-Technologie dar. In dieser Arbeit wurden BAW-Resonatoren des Spiegel-Typs aus AlScN mit hohen Sc-Konzentrationen von bis zu 35 At.-% und fortgeschrittene BAW-Konzepte untersucht, um den geforderten Bandbreiten aktueller und zukünftiger Mobilfunkstandards gerecht zu werden. Es war möglich, einen optimierten Prozessablauf mit hoher Güte und hoch-piezoelektrischen AlScN-Schichten zu entwickeln. Darüber hinaus wurde die optimierte Dünnschicht in BAW-Resonatoren integriert und hinsichtlich verbesserter Bandbreite und hoher Güte durch geeignete Design-Methoden maximiert. Die optimierten AlScN-basierten Resonatoren wurden schließlich eingesetzt, um die Leistung von rein akustischen BAW-Filtern für kritische Frequenzen bis 5 GHz zu demonstrieren. Die Verbesserung des Materials und die Erarbeitung eines Materialdatensatzes bot zudem neue Möglichkeiten zur Untersuchung fortgeschrittener Filterkonzepte wie akustisch gekoppelte Resonatoren, ein konfigurierbarer Filter-Ansatz und die Anwendung neuartiger LC-Hybrid-Filtertopologie. Die entwickelten Resonatoren und Methoden forcieren schließlich die Anwendung von hoch koppelndem AlScN für verbesserte und fortschrittliche BAW-Technologien, die den zunehmenden Anforderungen an breitbandige Filtertechnologien gewachsen sind.
Aktualisiert: 2020-11-26
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In dieser Arbeit werden Sensorsysteme auf Basis magnetoelektrischer und magnetoelastischer Sensoren für die hochempfindliche Messung schwacher und niederfrequenter magnetischer Flussdichten untersucht. Diese Sensoren basieren auf elektromechanischen Strukturen, die durch ein zu messendes magnetisches Messsignal jeweils eine magnetisch induzierte Veränderung erfahren. Als Schnittstelle zwischen der elektromechanischen Struktur und dem magnetischen Feld enthält jeder dieser Sensoren einen Dünnfilm aus magnetostriktivem Eisen-Kobalt-Silizium-Bor.
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf Analysen der Empfindlichkeit und insbesondere des Rauschverhaltens dieser Sensoren. So wird einerseits die Empfindlichkeit eines jeden unterschiedlichen Sensorelements analytisch beschrieben, als andererseits auch alle relevanten Rauschquellen ermittelt und auf Basis der Bestimmung der zugrundeliegenden physikalischen Ursachen quantifiziert. Darüber hinaus beschränken sich diese Untersuchungen nicht nur auf die Sensorelemente selbst, sondern werden zudem auf das gesamte Sensorsystem inkl. der notwendigen Ausleseelektronik ausgeweitet. Auf dieser Basis können jeweils Auslesesysteme dimensioniert werden, mit deren experimentellen Erprobungen nicht nur die Modellbeschreibungen verifiziert, sondern zudem auch die intrinsischen Detektionslimits der Sensoren messtechnisch nachgewiesen werden.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Der piezoelektrische Effekt findet im Bereich der mikroelektromechanischen Systeme vermehrt Anwendung, was unter anderem durch einen ansteigenden Reifegrad von piezoelektrischen Dünnschichten erklärt werden kann. In dieser Arbeit wird die gepulste Laserabscheidung von piezoelektrischen Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnschichten untersucht. Hierfür wird die Methode der statistischen Versuchsplanung angewandt. Aufbauend auf diesen Untersuchungen werden die physikalischen Hintergründe der beiden Haupteinflussgrößen Druck und Temperatur der Abscheidung weitergehend analysiert und Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und elektrischen Parametern dargelegt. Ausgehend von den Erkenntnissen der statistischen Versuchsplanung werden weiterhin verschiedene Ansätze zur Lösung der Problematik der Abscheidung von Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnschichten bei Einhaltung eines maximalen, post-CMOS-kompatiblen, thermischen Budgets aufgezeigt.
Aktualisiert: 2020-01-27
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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.
Aktualisiert: 2022-03-24
Autor:
E. Baars,
A. Coehn,
G. Ettisch,
H. Falkenhagen,
H. Geiger,
W. Gerlach,
E. Grüneisen,
B. Gudden,
A. Güntherschulze,
G. v. Hevesy,
G. Laski,
F. Noether,
Karl Scheel,
H. v. Steinwehr,
W. Westphal
Aktualisiert: 2023-02-08
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Aktualisiert: 2023-02-03
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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.
Aktualisiert: 2023-01-30
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Die Architektur von Mobilfunk-Front-Ends kann durch den Einsatz frequenzverstimmbarer Filter bzw. Schalter stark vereinfacht werden. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Resonatorsystem zu entwickeln, das auf einer kontaktlosen Signalübertragung basiert. Die Schalterfunktion soll durch mechanische Modulation erreicht werden und es soll eine Frequenzverstimmbarkeit während des Betriebs gegeben sein. Zwei sich gegenüberstehende Mehrschicht-Mikrobiegebalken, aus Aluminiumnitrid und nanokristallinem Diamant, die nur durch einen Spalt im Nanometer-Bereich voneinander getrennt sind bilden das Resonatorsystem.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Heutzutage kommen in modernen mobilen Transceivern ausschließlich akustische Filter zum Einsatz. Keine andere Technologie bietet zur Zeit die gleiche Leistung bei gleichzeitig dermaßen geringen Abmessungen und Herstellungskosten. Bei den höheren Frequenzen werden dabei hauptsächlich BAW-Filter benutzt.
In dieser Arbeit wurden Methoden zur multiphysikalischen Modellierung von BAW-Komponenten entwickelt. Methoden zur Modellierung des Verhaltens von BAW-Filtern bei homogener Erwärmung und Methoden zur Bestimmung der für diese Modellierung erforderlichen Materialdaten wurden erschlossen. Ein effizientes und zudem hochgenaues Verfahren zur Modellierung der Eigenerwärmung und der damit verbundenen Änderungen des Verhaltens der BAW-Komponenten wurde gefunden und umgesetzt. Auch eine neuartige und präzise Methode zur Modellierung der Nichtlinearitäten in BAW-Komponenten wurde erarbeitet. Die entwickelten Modellierungsmethoden wurden im Experiment verifiziert.
Sie ermöglichen den Entwicklern von BAW-Komponenten die Evaluierung und Optimierung der BAW- Komponenten bei unterschiedlichen Temperaturen und Leistungen. Weiterhin konnten mit den neu entwickelten Modellierungsmethoden neue Möglichkeiten der Temperaturkompensation, der Reduzierung der Eigenerwärmung und der Verbesserung des nichtlinearen Verhaltens erforscht werden.
Aktualisiert: 2020-01-08
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-04
Autor:
E. Baars,
A. Coehn,
G. Ettisch,
H. Falkenhagen,
H. Geiger,
W. Gerlach,
E. Grüneisen,
B. Gudden,
A. Güntherschulze,
G. v. Hevesy,
G. Laski,
F. Noether,
Karl Scheel,
H. v. Steinwehr,
W. Westphal
Freie Energie – darin liegt ein ungeheures Potenzial. Freie Energie verspricht unendliche Energie, überall und kostenlos verfügbar. Energie-Systeme ohne Betriebskosten für den Benutzer, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt und mit niedrigen Kosten für die Wartung und den Betrieb der Anlage – all das und noch viel mehr steckt in der freien Energie. Der uns umgebende Raum, elektrostatische Felder, die Erde, Kristallbatterien – alles könnte ein freier und kostenloser Energielieferant sein. Zahlreiche Forscher, wie z.B. Tesla, Faraday, Schauberger oder Bedini, sprechen von riesigen, bisher ungenutzten, freien Energiequellen, die fossile Brennstoffe oder erneuerbare Energiequellen ersetzen könnten. Doch ob es „freie Energie“ überhaupt gibt und welche Wirkung sie entfaltet, wird kritisch diskutiert. Dieses Buch ermöglicht es Ihnen, das Phänomen der freien Energie in der Praxis selbst zu erforschen. Finden Sie selbst heraus, was an der „freien Energie“ dran ist. Entdecken Sie die Möglichkeiten, die in diesem bislang nur wenig erforschten Bereich der Physik stecken. In diesem Buch finden Sie neue Ideen, praxiserprobte Experimente und Ansätze, die zum Nachdenken und Nachbauen animieren. Einfache technische Aufbauten erleichtern Ihre eigenen Experimente und helfen dabei, selbst herauszufinden, was dran ist an der freien Energie. Und wer mehr wissen möchte: Hier gibt es auch Hintergründe zu den theoretischen und praktischen Grundlagen der freien Energie.
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Aktualisiert: 2021-07-01
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Aktualisiert: 2023-04-04
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