Sensor 11

76 Werkstoffe und Sensorik
________________________________________________________________________________________________________________________
Kapazitiver Si-Drucksensor
Verwendung von Si als Membran mit guter mechanischer
Reproduzierbarkeit (( ± 0.5 %) und Elektrode eines
Kondensators Integrierbarkeit in Si-Technologie.
Abb. 11.18. - 11.20.: Konstruktionsprinzipien für
integrierte mikromechanische Beschleunigung.
Abb. 11.15. - 11.17.: Kapazitive Drucksensoren in Silizium.
Abb. 11.15. Funktionsprinzip: Die Differenz von Außendruck
P außen und Innendruck P innen biegt die dünne Si-Membran durch.
Dadurch ändert sich die Kapazität zwischen den beiden
Kapazitätselektroden
Abb. 11.18. Die bewegliche Zunge ist hier aus SiO 2 . Auf ihr ist
eine Elektrode aufgebracht, die eine Kapazität zum Si-Substrat
aufweist. Wirkt auf die auch auf der Zunge befindliche Masse
eine Beschleunigung, son lenkt sie die Zunge aus und verändert
die Kapazität.
Abb. 11.16. Wird zusätzlich zur Meßkapazität noch eine
Referenzkapazität aufgebaut, so kann schaltungstechnisch eine
Brückenanordnung oder ähnliche Kompensationsanordnungen
gehlt werden.
Abb. 11.19. Die Auslenkung der Siliziumzunge, die aus dem
Silizium durch eine besondere Ätztechnik freistehend herausgeätzt
ist, erzeugt an der Einspannstelle an druckabhängigen
Widerständen eine Widerstandsänderung. Diese muß durch eine
elektrische Schaltung ausgewertet werden.
Abb. 11.17. In Silizium läßt sich räumlich neben der Si-
Membran auch die elektronische Auswerteschaltung integrieren.
In ihr muß berücksichtigt werden, daß die
Kapazitätsänderung sowohl vom Druck als auch von der Temperatur
abhängt.
Abb. 11.20. Die freistehende Si-Zunge kann auch durch eine Si-
Sirale ersetzt sein. Sie enthält in der Mitte die für Beschleunigunmessungen
erforderliche Masse als Siliziumstückchen.
Mikromechanischer Beschleunigungs-Sensor
Masse auf beweglicher Si-Zunge. Kraft - F = Masse x
Beschleunigung.
Kandasensor
Verwendet wird ein Hallelement ohne angelegtes
Magnetfeld. Wirken Druck oder Zug in der Ebene der
Fläche des Elements, so kann eine Spannung an den
"Hall"-Elektroden abgegriffen werden. Sie ist abhängig
vom Winkel q , in dem Druck oder Zug (relativ zu den
Kristallachsen) auf das Hallelement wirken.