Details - AMA-Weiterbildung Hannover

Datum

08.11.2023

Zeit

09:00–17:00

Ort

Erfurt: CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt
Bei gesetzlichen Einschränkungen, wird das Seminar online durchgeführt.: (online)

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

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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 Gassensorik.