Viele positive Eigenschaften
Bild 3: Solch ein isolierter, piezoresistiver Drucksensor eignet sich für universelle Anwendungen (Quelle: Keller AG für Druckmesstechnik)
Die piezoresistive Technologie hat sich in der Druckmesstechnik vor allem aufgrund des großen Ausgangssignals und der etablierten Herstellungsprozesse durchgesetzt. Ein weiterer großer Pluspunkt ist das Entfallen des für die Stabilität kritischen Aufklebens der DMS. Das kristalline Silizium des Sensorchips verformt sich im Betrieb rein elastisch, sodass auch nach vielen Druckzyklen keine Ermüdungserscheinungen oder Stabilitätsprobleme auftreten. Die Sensorchips können in etablierten Prozessen der elektronischen Halbleitertechnologie produziert werden und die Integration der für die Druckmessung relevanten Membran in den Sensorchip ermöglicht die Herstellung von kompakten und langzeitstabilen Druckmesszellen.
Da piezoresistive Druckaufnehmer ohne bewegliche Teile gebaut werden, sind sie sehr robust gegenüber Erschütterungen und Beschleunigungen. Die wesentlich größere Änderung des Widerstands in piezoresistiven Messzellen gegenüber konventionellen Metall-DMS führt zu einem großen Ausgangssignal und ermöglicht so eine rauscharme elektronische Auswertung mit hoher Auflösung. In Kombination mit analogen oder digitalen Kompensationslösungen steht so ein präzises, temperaturunabhängiges Drucksignal zur Verfügung.
Nachteile hat die piezoresistive Technologie nur wenige. So ist eine Temperaturkompensation erforderlich und bei sehr hohen Medientemperaturen (> 200 °C) sind zusätzliche Maßnahmen nötig. Zudem ist die Messung auf kleine Drücke beschränkt (< 0,01 mbar) und der Entwurf sowie die Herstellung der isolierten Messzelle erfordern viel Know-how.
Fazit
Die isolierte piezoresistive Druckmesszelle sticht durch ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten hervor: Sie ist mit verschiedensten Medien kompatibel und deckt weite Druckbereiche ab. Die gezielte Konstruktion des Gehäuses erreicht große Flexibilität für viele industrielle Anwendungen auch in kritischen Umgebungen. Die Keller AG [1] ist Spezialist für das Entwerfen und Herstellen von isolierten Messzellen. Dank 45-jähriger Unternehmenserfahrung in der piezoresistiven Druckmesstechnik können auch schwierige Spezialanwendungen kompetent umgesetzt werden.
Literatur:
[1] Keller AG für Druckmesstechnik, Winterthur/Schweiz: www.keller-druck.com