AMA Weiterbildung Hannover

Datum

25.04.2018

Zeit

09:00–17:00

Ort

InterCityHotel Frankfurt
60329 Frankfurt/M.

Wissenschaftlicher Leiter

Prof. Dr. Roland Werthschützky, Fachgebiet Sensor- und Messtechnik, Institut für Elektromechanische Konstruktionen, Technische Universität Darmstadt

Standardpreis

€ 560,00

Preis für AMA-Mitglieder

€ 460,00

Freie Plätze

ja

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Druckmesstechnik

Piezoresistive Silizium-Sensoren


Für wen?

Vertriebsingenieure, Technische Einkäufer und Entwickler von/für Sensoren für mechanische Größen.

Dozenten und Anwender aus dem Hochschulbereich, die ihre Kenntnisse vertiefen wollen.

Hersteller und Anwender von Sensorelementen und Messsystemen für mechanische Messgrößen.

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Die Seminar-Inhalte:


Grundlagen

Begrüßung, Einführung und Zielsetzung

  • Druckmessarten
  • Bedeutung der Drucksensorik
  • Signalverarbeitungsstrukturen
  • Physikalische Wirkprinzipien
  • Historischer Abriss und Entwicklungstrends

Kennwerte und Anforderungen

  • Kennwerte von Drucksensoren
  • Messunsicherheit
  • Dynamische Eigenschaften
  • Dynamischer Kalibriermessplatz
  • Anwendungsgebiete und Anforderungen

Entwurfsgrundlagen für piezoresistive Silizium-Drucksensoren

  • Phänomenologische Beschreibung des piezoresistiven Effekts
  • Optimierungspotential beim Entwurf
  • Einfluss von Kristallrichtung und Dotierungskonzentration
  • Spannungs-Dehnungszustand von Silizium-Verformungskörpern
  • Anordnung der Messwiderstände auf den Verformungskörpern

Überblick zu den Technologien der Sensorfertigung

  • Schichtaufbau der Vorzugsvarianten
  • Herstellung der Messwiderstände durch Planarprozesse
  • Formgebung der Verformungskörper durch Ätzen
  • Kontaktierungstechnik
  • Montage- und Gehäusungstechniken

Signalverarbeitung durch angepasste Sensorelektronik

  • Brückenschaltungen und Fehlerquellen
  • Rauscharme Messverstärker
  • Korrekturverfahren für systematische Fehler

Anwendungen

Piezoresistive Mikrosensoren für die Medizintechnik

  • Mikrokraft- und Drucksensoren
  • Sensorsysteme

Drucksensoren für industrielle Prozessmesstechnik

  • Kapazitive keramische Drucksensoren
  • Piezoresistive Drucksensoren
  • Signalaufbereitung
  • Kalibrierung und Kompensation
  • Konstruktiver Aufbau
  • Kennwerte und Anwendungen

Ausblick und zukünftige Anwendungen von Drucksensoren

  • Trend der Drucksensorik
  • Optimierungspotential bei piezoresistiven Sensoren
  • FlipChip-Sensoren
  • Überlastsicheres Silizium-Differenzdruckmesselement
  • Piezoresistiver Höchstdrucksensor
  • Strukturintegrierte piezoresistive Dehnmesselemente

 Abschlussdiskussion


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Was lernen Sie?

Sie erhalten einen Überblick zu den gegenwärtig wichtigsten physikalischen Prinzipien zur Druckmessung und zur Einordnung der piezoresistiven Silizium Technik. Sie erhalten eine Einführung und Übersicht zu den Entwurfsgrundlagen und Anwendungen von piezoresistiven Silizium-Sensorelementen.

Durch das Seminar lernen Sie die wichtigsten Technologien der Fertigung von Silizium-Sensoren und der typischen Sensorelektronik kennen und erhalten einen Ausblick auf zukünftige Anwendungen.

Das Seminar "Mikromechanik - Die Basis von MEMS/MOEMS" bietet (Quer-)Einsteigern eine gute Grundlage für dieses Seminar.

 

Worum geht es?

Druck ist neben Temperatur die wichtigste industrielle Messgröße. Die Vorrangstellung der piezoresistiven Drucksensorik ergibt sich aus der Bewertung der möglichen physikalischen Wirkprinzipien. Die größten Umsätze werden heute in der Kfz-, Consumer-, aber auch in der Prozessmesstechnik erzielt. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Medizintechnik, da hier vor allem das große Miniaturisierungspotenzial der piezoresistiven Sensoren genutzt werden kann. Trotz der relativ geringen Fertigungskosten wird eine niedrige Messunsicherheit und hohe Langzeitstabilität der Sensoren gesichert.

Wurden piezoresistive Silizium-Sensoren anfangs vorzugsweise in Druck- sowie in Beschleunigungsmessungen eingesetzt, so erobern sie sich zunehmend weitere Anwendungsfelder wie die Mikrokraftsensorik in der Oberflächenmesstechnik, als haptische Kraftsensoren in der Medizin oder die verteilte Dehnungsmessung für adaptronische Anwendungen. Aber auch außerhalb der Erfassung mechanischer Größen sind Entwicklungen bei piezoresistiven Feuchte-, Gas- und Chemosensoren zu beobachten.

Ausgehend von einem Überblick zu angewandten physikalischen Wirkprinzipien in der Druckmesstechnik zeigt das Seminar die historische Entwicklung dieser Technik auf. Die Entwurfsgrundlagen piezoresistiver Sensoren werden anschließend überblicksmäßig in phänomenologischer Form vorgestellt. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Ausführungen, was bei der Entwicklung selektiv empfindlicher und langzeitstabiler Sensorelemente vor allem zu berücksichtigen ist. Der Teil Grundlagen schließt mit der Vorstellung moderner Verfahren der Signalverarbeitung.

Der zweite Teil des Seminars widmet sich den Anwendungen. Zunächst stellen die Dozenten aktuelle Beispiele aus den Gebieten der Medizintechnik, des Maschinenbaus und der Prozessmesstechnik vor. Abschließend gibt das Seminar einen Ausblick auf neuartige Anwendungen bei Dehnmesselementen für die Adaptronik, Höchstdrucksensoren und Feuchtesensoren sowie in der Gassensorik.

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Die Teilnehmerzahl ist auf 20 begrenzt, um u.a. einen intensiven Dialog der Teilnehmer untereinander sowie mit den Referenten zu ermöglichen.

Die im Flyer ausgewiesene Anmeldefrist von 2 Wochen zum Termin ist als Orientierungshilfe zu verstehen. Sofern noch Plätze verfügbar sind, ist eine Anmeldung auch später noch möglich.


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