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HL: Halbleiterphysik

HL 37: Devices (elektrisch)

HL 37.1: Talk

Friday, March 21, 1997, 11:00–11:15, H3

Modellierung mikrofluidischer Systeme — •M. Richter¹, J. Mellmann¹, P. Voigt² und G. Wachutka² — ¹Fraunhofer-Institut für Festkörpertechnologie, Hansastr. 27 d, 80686 München — ²Lehrstuhl für Technische Elektrophysik, Technische Universität München, Arcisstr. 21, 80290 München

Um das Verhalten mikrofluidischer Systeme zu modellieren, wird eine physikalische Beschreibung gesucht, die einerseits die Systemeigenschaften genau genug repräsentiert, andererseits mit vertretbarem numerischen Aufwand realisierbar ist. Der von uns gewählte Ansatz ist die analoge Netzwerksimulation unter Verwendung von Kompaktmodellen für die Systemkomponenten. Zur Simulation mikrofluidischer Systeme wurde eine Modellbibliothek entwickelt und in HDL-A programmiert, die alle maßgeblichen Komponenten enthält, z.B. Ventile, Schläuche, elektrostatisch angeregte Membrane.

Dazu wurde aus den strömungsmechanischen Grundgleichungen (Navier-Stokes Gleichungen) ein Modell abgeleitet, mit dem mikrofluidische Leitungen berechnet werden können. Es zeigt sich, daß im allgemeinen Fall für mikrofluidische Leitungen das Charakteristikenverfahren zu verwenden ist.

Das an die mikrofluidischen Gegebenheiten angepaßte Charakteristikenverfahren wurde in einen HDL-A fähigen Systemsimulator implementiert. Hiermit wurden transiente Simulationen einer mikrofluidischen Leitung durchgeführt und mit zeitaufglösten Druckmessungen verglichen.