In der vorliegenden Arbeit wird ein neuer mikromechanischer Drehratensensor nach dem Stimmgabelprinzip vorgestellt. Die mechanische Sensorstruktur wird mit Hilfe der Bulkmikromechanik hergestellt und arbeitet nach dem elektrostatischen Wirkprinzip. Um große Amplituden zu erreichen, werden mechanische Koppelschwingungen ausgenutzt. In der Arbeit wird allgemein auf Entwurfsprozeß, Modellierung und Simulation mikromechanischer Strukturen eingegangen. Es wird die gemeinsame Lösung gekoppelter Felder mit Hilfe der Netzwerkmethode (PSpice) und die partitionierte Lösung mittels Online-Simulatorkopplung (ANSYS–PSpice) vorgestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Untersuchung der viskosen Luftdämpfung mikromechanischer Elemente mit engen Bewegungsspalten. Es werden verschiedene Möglichkeiten der vereinfachten Berechnung gezeigt.

In der vorliegenden Arbeit wird ein neuer mikromechanischer Drehratensensor nach dem Stimmgabelprinzip vorgestellt. Die mechanische Sensorstruktur wird mit Hilfe der Bulkmikromechanik hergestellt und arbeitet nach dem elektrostatischen Wirkprinzip. Um große Amplituden zu erreichen, werden mechanische Koppelschwingungen ausgenutzt. In der Arbeit wird allgemein auf Entwurfsprozeß, Modellierung und Simulation mikromechanischer Strukturen eingegangen. Es wird die gemeinsame Lösung gekoppelter Felder mit Hilfe der Netzwerkmethode (PSpice) und die partitionierte Lösung mittels Online-Simulatorkopplung (ANSYS–PSpice) vorgestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Untersuchung der viskosen Luftdämpfung mikromechanischer Elemente mit engen Bewegungsspalten. Es werden verschiedene Möglichkeiten der vereinfachten Berechnung gezeigt.

Im Fokus dieser Arbeit stehen Dämpfungseffekte schwingfähiger Mikroelektromechanischer Systeme (MEMS), die nach dem kapazitiven Wirkprinzip arbeiten. Die verschiedenen Dissipationsprozesse und die zugehörigen analytischen Modelle sowie numerischen Berechnungsmöglichkeiten auf physikalischer Ebene werden vorgestellt und mit eigenen experimentellen Ergebnissen verglichen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der fluidischen Dämpfung im Kontinuum und bei leichter Verdünnung, was bei den meisten kapazitiven MEMS den dominierenden Verlusteffekt darstellt.:1 Überblick 2 Grundlagen zur Beschreibung von Mikrosystemen 3 Herstellung und Charakterisierung 4 Fluidische Dämpfung 5 Weitere dissipative Effekte mikromechanischer Systeme 6 Zusammenfassung und Ausblick / This thesis focuses on damping effects of vibrational micro-electromechanical systems (MEMS) with capacitive working principle. The different dissipation processes and the associated analytical models as well as numerical calculation possibilities on a physical level are presented and compared to own experimental results. The main emphasis is on fluidic damping in the continuum regime and with slight rarefaction, which is the dominant loss effect in most capacitive MEMS.:1 Überblick 2 Grundlagen zur Beschreibung von Mikrosystemen 3 Herstellung und Charakterisierung 4 Fluidische Dämpfung 5 Weitere dissipative Effekte mikromechanischer Systeme 6 Zusammenfassung und Ausblick