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Messung von Drücken

Halbleiter-Drucksensoren

Halbleiter-Drucksensoren auf der Basis von Dehnungsmessstreifen (DMS) nutzen piezoelektrische Eigenschaften des Halbleitermaterials und besitzen eine größere Empfindlichkeit gegenüber den metallischen Dehnungsmessstreifen (DMS), haben jedoch einen höheren Temperaturkoeffizienten. Sie enthalten eine Halbleitermembran und die gesamte Anpassungselektronik. Der Sensor selbst wird aus Silizium hergestellt. Die Dehnungsmessstreifen (DMS) werden dann in die Siliziumschicht hinein dotiert. Dadurch hat man eine sehr gute Möglichkeit der Miniaturisierung. Es werden bereits winzige Platinen mit integrierter Temperaturkompensation zur elektronischen Druckmessung angeboten.

Abb.1
Kleine Platine zur Druckmessung

Bei Halbleiter-Drucksensoren werden die Halbleiter-DMS über verschiedene Verfahren auf das Sensorelement aufgebracht. Die Diffusionstechnik lässt eine Wheatstone'sche Brückenschaltung aus Halbleiter-DMS in eine monokristalline Siliziummembran diffundieren. Bei Druckeinwirkung entsteht eine proportionale Brückenverstimmung. Eine weitere Technologie ist die Halbleiter-Dünnschichttechnik, bei der aus einem dreilagigen Federblech (CuBe-AgPd-CuBe) ein Profil geätzt wird, so dass eine bewegliche Brücke (Biegebalken) entsteht. Auf diese Brücke wird eine Isolierschicht und anschließend der DMS aufgedampft, der mit einer Wheatstone'schen Brücke verbunden wird.

Der Vorteil der Halbleiter-Drucksensoren liegt in der Möglichkeit der Massenproduktion, die eine starke Preissenkung zur Folge hat. Ein weiterer Vorteil besteht in der starken Miniaturisierbarkeit dieser Sensoren.

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