In der Prozessmesstechnik – von chemischen und pharmazeutischen Anlagen bis hin zur Halbleiterherstellung – werden kontinuierliche, hochpräzise Messungen von Druck, Temperatur und anderen Prozessparametern benötigt. Piezo-junction Sensoren erfassen mehrere Parameter gleichzeitig, wodurch die Systemkomplexität reduziert, Wartungskosten gesenkt und die Zuverlässigkeit erhöht wird. In Kraftwerken, insbesondere in Gas- und Dampfturbinen sowie in Stromspeichersystemen, ermöglichen sie die gleichzeitige Messung von Druck und Temperatur unter extremen Bedingungen und tragen so zur Effizienz- und Sicherheitssteigerung bei.
In der Öl- und Gasindustrie sind diese Sensoren ideal für die Überwachung von Förderleitungen, Pumpen, Druckbehältern und Bohrköpfen, da sie Druck, Temperatur und Vibration gleichzeitig erfassen und ein umfassendes Zustandsmonitoring ermöglichen. In der Luft- und Raumfahrt bieten sie leichte, robuste Messlösungen für Flügel, Triebwerke, Raumfahrtantriebe und Trägheitsnavigationssysteme, die in extremen Umgebungen arbeiten und eine hohe Messauflösung liefern.
Das abgeschlossene Forschungsvorhaben PJS widmete sich der Untersuchung des Piezo-junction Effektes. Piezo-junction Sensoren basieren auf pn Übergängen oder komplexeren bipolaren lateralen und vertikalen Siliziumstrukturen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Druck, mechanischer Verformung und Temperatur aus und ermöglichen gleichzeitig die präzise Abbildung mehrerer Einflussgrößen mit einer einzigen Baueinheit. Durch das modulare Sensorentwicklungstool können Entwickler schnell Prototypen für maßgeschneiderte Messlösungen erstellen, die robust, kompakt und vielseitig einsetzbar sind.
Der Forschungs- und Entwicklungsbereich profitiert von der Flexibilität der Plattform, die Prototypen für neue Messverfahren in Strömungsmechanik, Materialforschung und digitalen Zwillingen erlaubt.
Weitere Nischenmärkte sind die Automobilindustrie (Motor- und Fahrzeugsensorik), das Bauwesen (Strukturüberwachung von Brücken und Hochhäusern) sowie der Bergbau (Belastungs- und Druckmessungen in Bohrungen und Förderanlagen).
Durch Kooperationen mit Messtechnikherstellern können die Projektergebnisse in kundenspezifischen Entwicklungsprojekten verwertet werden.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Piezo-junction-Effekt basierte on-chip Multi-Sensoren“ (PJS) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.
FKZ: 49MF220217
