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Statisches Übertragungsverhalten eines überlastfesten Siliziumdrucksensors

Wang, Yu :
Statisches Übertragungsverhalten eines überlastfesten Siliziumdrucksensors.
Technische Universität Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2010)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Diese Studienarbeit beschäftigt sich mit der Erfassung des statischen Verhaltens eines überlastfesten Siliziumdrucksensors mit Silizium-DMS.

Ausgangspunkt ist eine Silizium-Druckmessplatte, die auf ein Glasgegenlager anodisch gebondet ist. Die Silizium-DMS können nur auf die Seite der Silizium-Druckmessplatte, die nicht gegen das Glasgegenlager gebondet wird, geklebt werden. Um die geeignete Position der Silizium-DMS zu finden wird das mechanische Verhalten der Silizium-Druckmessplatte durch FEM-Simulation analysiert. Nach dem Festlegen der Position der Silizium-DMS werden die geeigneten Silizium-DMS ausgewählt. Silizium-DMS werden mit Klebstoff auf die Silizium-Druckmessplatte geklebt. Um die Rückwirkung des Klebstoffs für das statische Übertragungsverhalten der Silizium-Druckmessplatte zu erkennen wird ein Vorversuch durchgeführt. Die Messergebnisse der Silizium-Druckmessplatte mit und ohne Klebstoff werden verglichen. Durch den Vorversuch wird gezeigt, dass durch die Beeinflussung des Klebstoffs der Hysteresefehler und Linearitätsfehler deutlich erhöht werden. Um die Rückwirkung des Klebstoffs zu reduzieren wird eine Lösung mit Hilfe der Technologie der Mikrosystemtechnik für die Herstellung einer definierten Geometrie des Klebstoffs gefunden. In der Arbeit werden zwei Demonstratoren mit geraden und U-förmigen Silizium-DMS aufgebaut. Die Experimente werden im Nenndruckbereich und Überlastdruckbereich durchgeführt.

- Nenndruckbereich (0 bis 20 mbar):

Kenngröße......................Demonstrator 1...Demonstrator 2

* Form der Si-DMS:..........gerade...............U-Form

* U0:...............................3,00 mV..............10,50 mV

* UN:...............................2,66 mV...............4,09 mV

* Übertragungsfaktor B0:....0,13 mV/mbar......0,20 mV/mbar

* Übertragungsfunktion u:...0,13p + 13...........0,20p + 10,5

* Linearitätsfehler:..............0,28%.................2,36%

* Hysteresefehler:...............0,30%.................2,37%

- Überlastdruckbereich: (0 bis 7000 mbar):

Die Silizium Druckmessplatte wird durch das Glasgegenlager im Überlastdruckbereich gut geschützt. Wegen des Kriech-Effekts des Klebstoffs ist der Hysteresefehler der beiden Demonstratoren sehr groß.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2010
Autor(en): Wang, Yu
Titel: Statisches Übertragungsverhalten eines überlastfesten Siliziumdrucksensors
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Diese Studienarbeit beschäftigt sich mit der Erfassung des statischen Verhaltens eines überlastfesten Siliziumdrucksensors mit Silizium-DMS.

Ausgangspunkt ist eine Silizium-Druckmessplatte, die auf ein Glasgegenlager anodisch gebondet ist. Die Silizium-DMS können nur auf die Seite der Silizium-Druckmessplatte, die nicht gegen das Glasgegenlager gebondet wird, geklebt werden. Um die geeignete Position der Silizium-DMS zu finden wird das mechanische Verhalten der Silizium-Druckmessplatte durch FEM-Simulation analysiert. Nach dem Festlegen der Position der Silizium-DMS werden die geeigneten Silizium-DMS ausgewählt. Silizium-DMS werden mit Klebstoff auf die Silizium-Druckmessplatte geklebt. Um die Rückwirkung des Klebstoffs für das statische Übertragungsverhalten der Silizium-Druckmessplatte zu erkennen wird ein Vorversuch durchgeführt. Die Messergebnisse der Silizium-Druckmessplatte mit und ohne Klebstoff werden verglichen. Durch den Vorversuch wird gezeigt, dass durch die Beeinflussung des Klebstoffs der Hysteresefehler und Linearitätsfehler deutlich erhöht werden. Um die Rückwirkung des Klebstoffs zu reduzieren wird eine Lösung mit Hilfe der Technologie der Mikrosystemtechnik für die Herstellung einer definierten Geometrie des Klebstoffs gefunden. In der Arbeit werden zwei Demonstratoren mit geraden und U-förmigen Silizium-DMS aufgebaut. Die Experimente werden im Nenndruckbereich und Überlastdruckbereich durchgeführt.

- Nenndruckbereich (0 bis 20 mbar):

Kenngröße......................Demonstrator 1...Demonstrator 2

* Form der Si-DMS:..........gerade...............U-Form

* U0:...............................3,00 mV..............10,50 mV

* UN:...............................2,66 mV...............4,09 mV

* Übertragungsfaktor B0:....0,13 mV/mbar......0,20 mV/mbar

* Übertragungsfunktion u:...0,13p + 13...........0,20p + 10,5

* Linearitätsfehler:..............0,28%.................2,36%

* Hysteresefehler:...............0,30%.................2,37%

- Überlastdruckbereich: (0 bis 7000 mbar):

Die Silizium Druckmessplatte wird durch das Glasgegenlager im Überlastdruckbereich gut geschützt. Wegen des Kriech-Effekts des Klebstoffs ist der Hysteresefehler der beiden Demonstratoren sehr groß.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, FEM Simulation Si-Druckmessplatte, Halbleiter DMS, Hysteresefehler, Kleben, Linearitätsfehler, Überlastschutz
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 05 Sep 2011 14:05
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1730

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 09-11-2009

Ende Datum: 05-05-2010

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKS 1730
Gutachter / Prüfer: Kober, Dipl.-Ing. Timo ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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