Kapitel 5

Question 1

Anwendungen und Aufbau von Drucksensoren

a) Nennen Sie typische Anwendungen von Drucksensoren in der Automobiltechnik?
b) Zeichnen Sie einen Querschnitt durch einen Drucksensorchip.
c) Wie kann man mit Hilfe solcher Chips Sensoren für Absolutdruck, Differenzdruck und Eichdruck herstellen?

Answer 1

a) Reifendruck, Steuerung d. Ansaugluft, Zylinderdruck, Hydraulikdruck (Bremsflüssigkeit)
b) … siehe Foto
Piezowiderstand zu Messung der Längenänderung der Membran
c) Referenzdruck in der Kavität
- Absolut -> Vakuum, (ein)geschlossen
- Eichdruck -> Kavität mit Atmosphäre verbinden
- Differenzdruck -> Kavität mit Referenzdruck verbinden

Question 2

Hochtemperaturdrucksensoren

a) Durch welche Effekte wird die maximale Einsatztemperatur von Drucksensoren limitiert?

Answer 2

(Piezowiderstand)
Der Einsatz von Si-Mikroelektronik ist limitiert durch das Einsetzen von Eigenleitung bei hohen Temperaturen

Arbeitsbereiche, z.B.:

• pn-Dioden-Isolation: T<150*C
• Silicon-on-Insulator (SOI) T<350*C

Question 3

Hochtemperaturdrucksensoren

b) Skizzieren Sie den Querschnitt durch einen SOI-Drucksensor
SOI: Silicon On Insulator

Answer 3

Unten: Si Kavität
Mitte: SiO2 (Isolierung)
Oben: Si
Rand - Luft - P - Luft - P - Luft - Rand

Question 4

Hochtemperaturdrucksensoren

c) Welche Halbleitermaterialien können verwendet werden, um Drucksensoren für Temperaturen oberhalb 300-400°C herzustellen?

Answer 4

Si, SOI, SiCOIN - mit Stahl-Membran und Trennelement

SOI, SiCOIN - mit Stahl-Membran

SiCOIN - direkte Chip-ankoppelung

SiC ~ Siliciumcarbid