Neues Forschungsprojekt gestartet: Drucksensor aus <110> Silizium mit erhöhter Linearität (DS<110>)

01.08.2019

Zur Messung mechanischer Größen stehen eine Reihe physikalischer Prinzipien zur Verfügung. Für miniaturisierte Sensoren auf der Basis von Silizium und MST-Technologien hat sich das piezoresistive Messprinzip als vielfältig einsetzbar und robust erwiesen. Große Bedeutung hat das Messprinzip für Drucksensoren. Die integrierten piezoresistiven Messwiderstände reagieren auf Dehnung bzw. auf mechanische Spannungen. Sie sind in einer Biegeplatte integriert, welche besonders selektiv ihren mechanischen Spannungszustand druckabhängig ändert. Die Messwiderstände sind zur Erhöhung der Sensitivität und zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit als Messbrücke angeordnet.

Bei hochgenauen Druckmesszellen beträgt der Aufwand für die Kalibrierung über den gesamten Einsatzbereich ca. 20-30 % der Herstellungskosten, bedingt durch die nichtlinearen Abhängigkeiten des Messsignals von Druck und Temperatur.

Mit einer neuen Technologie bzw. Orientierung des Siliziums, der Entwicklung von Layouts für die Art- und Weise bzw. der Anordnung der Messwiderstände, die vorzugsweise den Längseffekt nutzen, wird ein neuer Sensor realisiert. Diese Optimierung der Messbrücke erhöht der Linearität, verringert den Temperaturkoeffizienten des Nullpunktes sowie der Messspanne. 

Dieser Projektansatz verspricht eine deutliche Reduktion des Kalibrieraufwandes, potentieller Fehlerquellen und Kosten.